Observação em direto do nascimento de uma estrela de neutrões, pela primeira vez na história
Já se sabia que as explosões de supernovas de estrelas muito maciças levavam ao nascimento de estrelas de neutrões ou de buracos negros. No entanto, o que conseguimos observar até agora foi a explosão que já ocorreu e a estrela de neutrões já nascida.
Observações recentes confirmam o que foi previsto teoricamente sobre o nascimento de estrelas de neutrões ou buracos negros após explosões de supernovas.
Os modelos teóricos da evolução estelar preveem que as estrelas muito maciças, com uma massa superior a cerca de 8 vezes a massa do Sol, terminam a sua vida com uma explosão de supernova.
Supernovas
No final da vida de uma estrela muito maciça, o esgotamento do combustível nuclear no centro da estrela provoca um colapso súbito da estrela, seguido de um aumento de temperatura suficiente para produzir uma explosão destrutiva. A energia produzida durante esta explosão pode também ser comparável à emitida por toda a galáxia que a acolhe.
Após a explosão da estrela, quando as camadas exteriores são violentamente ejetadas, o colapso do núcleo leva à formação de um objeto extremamente compacto que, dependendo da massa inicial da estrela, pode ser uma estrela de neutrões ou um buraco negro.
Até agora, os astrónomos observaram numerosos vestígios de supernovas que explodiram no passado, mas só em algumas dezenas desses vestígios conseguiram identificar a estrela de neutrões formada após a explosão.
Assim, o que se observou até agora foi uma supernova que já tinha explodido e uma estrela de neutrões no centro do seu remanescente ou uma supernova em processo de explosão, mas sem indícios da estrela de neutrões.
Assim, com base em modelos de evolução estelar, deduziu-se que a estrela de neutrões era uma consequência da explosão. No entanto, não se podia excluir que a estrela de neutrões já existisse no local onde a supernova explodiu e que os dois objetos não estivessem, portanto, relacionados.
Quais são as grandes novidades?
A novidade das observações recentes é ter observado a explosão da supernova em tempo real e a evidência (indireta) do nascimento simultâneo da estrela de neutrões.
Um caçador de supernovas, o astrónomo amador Berto Monard, que dirige o Observatório Klein Karoo, no Cabo Ocidental (África do Sul), descobriu uma supernova, denominada SN 2022jli, na galáxia NGC 157, a 75 milhões de anos-luz de distância, em maio de 2022.
Uma vez comunicada a descoberta, a comunidade científica tomou medidas para a observar e estudar com telescópios e instrumentos muito mais potentes: VLT e NTT do Observatório Europeu do Sul.
Em particular, dois grupos diferentes observaram a SN 2022jli de forma independente e descobriram um comportamento absolutamente peculiar em comparação com outras supernovas.
O brilho das supernovas tem uma tendência caracterizada por um aumento muito rápido até um valor máximo, seguida de um desvanecimento gradual até que o brilho se torna tão baixo que o objeto deixa de ser visível.
O que foi observado pelas duas equipas, uma liderada pelo astrónomo Thomas Moore da Queen's University Belfast e a outra liderada por Ping Chen do Weizmann Institute of Science (Israel), foi uma oscilação de brilho com um período constante de cerca de 12 dias.
Cenário interpretativo
O cenário interpretativo que emergiu das observações e da sua comparação com vários modelos é que a estrela maciça que explodiu como supernova estava num sistema binário, ou seja, tinha uma estrela companheira, ambas orbitando o centro de massa comum e com um período de cerca de 12 dias.
Após a explosão, a estrela mais maciça transformou-se numa estrela de neutrões que continua a orbitar a estrela companheira, que sobreviveu à explosão. No entanto, a atmosfera da companheira foi enriquecida e inchou com gás e poeira expelidos da antiga estrela maciça. Assim, a estrela de neutrões, no seu movimento orbital em torno da sua companheira a cada 12 dias, captura algum deste gás, formando o seu próprio disco quente que aumenta periodicamente de brilho.
Como mostra a figura acima, a luminosidade do sistema varia periodicamente com um período de 12 dias. Esta flutuação na luminosidade revela a presença de uma neo-estrela de neutrões que varia em luminosidade apenas porque captura periodicamente, para ser justo, algum do que foi outrora o seu gás e foi agora absorvido pela sua estrela companheira.
Futuras observações com o ELT (Extremely Large Telescope), atualmente em construção, poderão revelar mais pormenores sobre este sistema.