Uma supernova é um evento raro e maravilhoso. Como essas explosões intensas ocorrem apenas quando uma estrela maciça atinge o estágio final de sua vida útil evolutiva - quando exausta todo o seu combustível e sofre um colapso do núcleo - ou quando uma anã branca em um sistema binário de estrelas consome seu companheiro, podendo testemunha é um grande privilégio.
Mas recentemente, uma equipe internacional de astrônomos testemunhou algo que pode ser ainda mais raro - um evento de supernova que parecia estar acontecendo em câmera lenta. Enquanto a supernova de seu tipo (SN Tipo Ibn) é tipicamente caracterizada por um rápido aumento do brilho máximo e um rápido declínio, essa supernova em particular levou um tempo sem precedentes para atingir o brilho máximo e depois desapareceu lentamente.
Para o estudo, a equipe de pesquisa - que incluiu membros do Reino Unido, Polônia, Suécia, Irlanda do Norte, Holanda e Alemanha - estudou um evento do tipo Ibn conhecido como OGLE-2014-SN-13. Pensa-se que esses tipos de explosões sejam o resultado de estrelas massivas (que perderam seu invólucro externo de hidrogênio) sofrendo colapso do núcleo e cujo material ejetado interaja com uma nuvem de material circunstancial (rico em hélio).
O estudo foi liderado por Emir Karamehmetoglu, do Oskar Klein Center, na Universidade de Estocolmo. Como ele disse à Space Magazine por e-mail:
“As supernovas do tipo Ibn são consideradas as explosões de estrelas muito massivas, cercadas por uma região densa de material extremamente rico em hélio. Inferimos a existência desse hélio através da presença de linhas estreitas de emissão de hélio em seus espectros ópticos. Também acreditamos que há muito pouco ou nenhum hidrogênio no entorno imediato da estrela, porque, se estivesse lá, apareceria muito mais forte que o hélio nos espectros. Como você pode imaginar, esse tipo de configuração é muito raro, pois o hidrogênio é de longe o elemento mais abundante do universo. ”
Como já observado, as supernovas do tipo Ibn são caracterizadas por um aumento repentino e dramático de seu brilho, depois um rápido declínio. No entanto, ao observar o OGLE-2014-SN-131 - que eles detectaram em 11 de novembro de 2014 usando o Experimento de Lente Gravitacional Óptica (OGLE) no Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia - eles testemunharam algo completamente diferente.
“O OGLE-2014-SN-131 foi diferente porque demorou quase 50 dias, em comparação com a mais típica ~ 1 semana, para tornar-se brilhante”, disse Karamehmetoglu. “Então declinou de forma relativamente lenta também. O fato de levar várias vezes mais tempo do que o aumento típico do brilho máximo, que é diferente de qualquer outro Ibn que já foi estudado antes, o torna um objeto muito único. ”
Graças aos dados obtidos pelo Sistema de detecção de transientes OGLE-IV, eles foram capazes de colocar o OGLE-2014-SN-131 a uma distância de cerca de 372 ± 9 megaparsegs (1183,95 a 1242,66 milhões de anos-luz) da Terra. Em seguida, foi seguido com observações fotométricas usando o telescópio OGLE no Observatório Las Campanas, no Chile, e o detector óptico / infravermelho próximo de radiação gama (GROND) no Observatório La Silla.
A equipe também obteve dados espectroscópicos usando o New Technology Telescope (NTT) do ESO em La Silla e o Very Large Telescope (VLT) no Observatório Paranal (ambos localizados no Chile). Além de ter um tempo de subida incomumente longo, os dados combinados também indicaram que a supernova tinha uma curva de luz incomumente ampla. Para explicar tudo isso, a equipe considerou uma série de possibilidades.
Para iniciantes, eles consideraram modelos padrão de decaimento radioativo, que são conhecidos por alimentar as curvas de luz da maioria das outras supernovas tipo I e tipo II. No entanto, isso não explica o que eles observaram com o OGLE-2014-SN-131. Como tal, eles começaram a considerar cenários mais exóticos, que incluíam a entrada de energia de uma estrela de nêutrons jovem em rápida rotação (também conhecida como magnetar) nas proximidades.
Embora esse modelo explique o comportamento do OGLE-2014-SN-131, era limitado o fato de ainda não se saber quais circunstâncias seriam necessárias para invocar um magnetar. Como tal, Karamehmetoglu e sua equipe também consideraram a possibilidade de as explosões serem alimentadas por choques criados pela interação do material ejetado da supernova com o CSM rico em hélio.
Graças aos dados espectrais obtidos pelo NTT e VLT, eles sabiam que esse material existia ao redor da estrela e, portanto, o modelo era capaz de reproduzir o comportamento observado. Como Karamehmetoglu explicou, é por essa razão que eles favorecem esse modelo em detrimento dos outros:
“Nesse cenário, o motivo pelo qual o OGLE-2014-SN-131 é diferente de outro tipo Ibn SNe é devido à natureza extraordinariamente maciça de sua estrela progenitora. Uma estrela muito massiva, entre 40-60 vezes a massa do nosso Sol, localizada em uma galáxia de baixa metalicidade, provavelmente deu origem a esse SN expelindo uma grande quantidade de matéria rica em hélio e, finalmente, explodindo como um SN. ”
Além de ser um evento único, este estudo também traz implicações drásticas para a astronomia e o estudo de supernovas. Graças à detecção do OGLE-2014-SN-131, quaisquer futuros modelos que tentem explicar como as supernovas do tipo Ibn agora têm uma restrição estrita. Ao mesmo tempo, os astrônomos agora têm um modelo existente para considerar se e quando testemunham outras supernovas que exibem tempos de subida particularmente longos.
No futuro, é exatamente isso que Karamehmetoglu e seus colegas esperam fazer. "Em nosso próximo esforço, estudaremos outros tipos de SN menos raros que têm tempos de subida longos e, portanto, provavelmente são criados por estrelas muito massivas", disse ele. "Vamos aproveitar o quadro de comparação que desenvolvemos ao estudar o OGLE-2014-SN-131".
Mais uma vez, o Universo nos ensinou que dois dos aspectos mais importantes da pesquisa científica são a adaptabilidade e o compromisso com a descoberta contínua. Quando as coisas não estiverem em conformidade com os modelos existentes, desenvolva novos e teste-os!
