Explosão de estrela supergigante ficou surpreendentemente ocupada durante seus últimos dias

Jan 07 2022

Concepção artística de uma estrela supergigante vermelha em transição para uma supernova Tipo II, na qual emite uma violenta erupção de radiação e gás antes de entrar em colapso e explodir. Estrelas supergigantes vermelhas são silenciosas e calmas antes de explodir em supernova Tipo II – mas não esta.

Concepção artística de uma estrela supergigante vermelha em transição para uma supernova Tipo II, na qual emite uma violenta erupção de radiação e gás antes de entrar em colapso e explodir.

Estrelas supergigantes vermelhas são silenciosas e calmas antes de explodir em supernova Tipo II – mas não esta. A observação é importante porque sugere que algumas estrelas supergigantes experimentam mudanças internas significativas antes de se tornarem supernovas.

A supernova Tipo II foi detectada em 16 de setembro de 2020, mas os astrônomos já haviam rastreado uma atividade significativa de pré-explosão durante os 130 dias anteriores. Em um comunicado de imprensa do Observatório WM Keck , Raffaella Margutti, professora associada de astronomia da Universidade da Califórnia, Berkeley, disse que era “como assistir a uma bomba-relógio”.

As supernovas do tipo II resultam do colapso súbito e da explosão violenta de estrelas massivas. Apenas estrelas entre oito e cerca de 40 massas estelares sofrem esta forma de morte. “Nunca confirmamos uma atividade tão violenta em uma estrela supergigante vermelha moribunda, onde a vemos produzir uma emissão tão luminosa, depois entrar em colapso e entrar em combustão, até agora”, disse Margutti, autor sênior do novo estudo, publicado no Astronomical Journal . .

De fato, a rara observação está lançando nova luz sobre as condições e processos envolvidos nas supernovas Tipo II. “Este é um avanço em nossa compreensão do que estrelas massivas fazem momentos antes de morrerem”, disse Wynn Jacobson-Galán, principal autor do estudo e astrônomo da Universidade da Califórnia, em Berkeley. “A detecção direta da atividade pré-supernova em uma estrela supergigante vermelha nunca foi observada antes em uma supernova comum do Tipo II.”

A explosão, designada SN 2020tlf, foi detectada pela pesquisa transiente do Young Supernova Experiment , cujo objetivo é “encontrar amostras estatísticas de transientes jovens, vermelhos e raros [ou seja, eventos celestes de curta duração], entender melhor a variabilidade do buraco negro, e para restringir os parâmetros cosmológicos fundamentais do universo.”

A equipe usou o telescópio Pan-STARRS e o Observatório WM Keck, ambos no Havaí, para observar a supergigante vermelha e a subsequente supernova. O Pan-STARRS, por um período de aproximadamente 130 dias, rastreou as enormes quantidades de radiação emitidas pela supergigante vermelha, enquanto Keck, com seu espectrômetro de imagem de baixa resolução, rastreou o primeiro flash da supernova, os espectros iniciais e o comportamento pós-supernova.

SN 2020tlf está localizado a 120 milhões de anos-luz de distância na galáxia NGC 5731. A estrela condenada, com cerca de 10 a 12 massas solares, estava cercada por material circunstelar denso antes e no momento da explosão, de acordo com o novo estudo.

A nova observação sugere que algumas estrelas supergigantes experimentaram erupções violentas e explosões brilhantes nos meses e semanas anteriores à supernova. Observações anteriores sugeriram um período de calma antes da tempestade, mas nem todas as estrelas supergigantes experimentam suas mortes da mesma maneira, sugerem os novos dados.

A detecção de “emissão precursora”, como o artigo descreve, combinada com a presença de material circunstelar espesso, sugere que algum tipo de mecanismo físico é responsável pela perda de massa e luminosidade observadas. Ao mesmo tempo, a radiação brilhante produzida pela supergigante vermelha durante seus meses finais “sugere que pelo menos algumas dessas estrelas devem sofrer mudanças significativas em sua estrutura interna que resultam na ejeção tumultuada de gás momentos antes de entrarem em colapso”, segundo ao comunicado de imprensa.

Olhando para o futuro, os pesquisadores do Young Supernova Experiment agora buscarão outros exemplos de radiação brilhante vinda de supergigantes vermelhas e, em seguida, conectarão esse comportamento a explosões iminentes de supernova.

“Estou muito animado com todas as novas 'incógnitas' que foram reveladas por esta descoberta”, disse Jacobson-Galán. “A detecção de mais eventos como o SN 2020tlf terá um impacto dramático na forma como definimos os meses finais da evolução estelar, unindo observadores e teóricos na busca para resolver o mistério de como estrelas massivas passam os momentos finais de suas vidas.”