Tecnologia Científica

Astrônomos testemunham uma estrela moribunda alcançar seu fim explosivo
A descoberta abre um caminho para pesquisas transitórias como o YSE para caçar a radiação luminosa proveniente de supergigantes vermelhas e reunir mais evidências de que tal comportamento pode sinalizar a morte iminente de supernova
Por WM Keck Observatory - 07/01/2022


Impressão artística de uma estrela supergigante vermelha no último ano de vida, emitindo uma nuvem tumultuada de gás. Isso sugere que pelo menos algumas dessas estrelas passam por mudanças internas significativas antes de se tornarem supernovas. Crédito: Observatório WM Keck / Adam Makarenko

Pela primeira vez, os astrônomos imaginaram em tempo real o fim dramático da vida de uma supergigante vermelha, observando a rápida autodestruição da estrela massiva e seus estertores de morte antes de colapsar em uma supernova Tipo II.


Usando dois telescópios do Havaí - o Instituto de Astronomia Pan-STARRS da Universidade do Havaí em Haleakalā, Maui e o Observatório WM Keck em Maunakea, Ilha do Havaí - uma equipe de pesquisadores conduzindo o Experimento de Jovem Supernova (YSE) observou a supergigante vermelha durante sua última pesquisa 130 dias antes de sua detonação mortal.

"Este é um grande avanço em nossa compreensão do que as estrelas massivas fazem momentos antes de morrer", disse Wynn Jacobson-Galán, pesquisador de pós-graduação da NSF na UC Berkeley e principal autor do estudo. "A detecção direta da atividade pré-supernova em uma estrela supergigante vermelha nunca foi observada antes em uma supernova Tipo II comum. Pela primeira vez, vimos uma estrela supergigante vermelha explodir!"

A descoberta foi publicada na edição de hoje do The Astrophysical Journal .

O Pan-STARRS detectou pela primeira vez a estrela massiva condenada no verão de 2020 por meio da enorme quantidade de luz que irradia da supergigante vermelha. Alguns meses depois, no outono de 2020, uma supernova iluminou o céu.

A equipe rapidamente capturou o poderoso flash e obteve o primeiro espectro da explosão energética, denominado supernova 2020tlf, ou SN 2020tlf, usando o espectrômetro de imagem de baixa resolução (LRIS) do Observatório Keck. Os dados mostraram evidências diretas de material circunstelar denso ao redor da estrela no momento da explosão, provavelmente o mesmo gás exato que o Pan-STARRS havia imaginado a estrela supergigante vermelha ejetando violentamente no início do verão.

"Keck foi fundamental para fornecer evidências diretas da transição de uma estrela massiva para uma explosão de supernova", disse a autora sênior Raffaella Margutti, professora associada de astronomia na UC Berkeley. "É como assistir a uma bomba-relógio. Nunca confirmamos tal atividade violenta em uma estrela supergigante vermelha moribunda, onde a vemos produzir uma emissão luminosa, então entrar em colapso e entrar em combustão, até agora."

A equipe continuou a monitorar SN 2020tlf após a explosão; com base em dados obtidos do DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) e do Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) do Observatório Keck, eles determinaram a estrela supergigante vermelha progenitora de SN 2020tlf , localizada na galáxia NGC 5731 a cerca de 120 milhões de anos-luz de distância, conforme visto da Terra, era 10 vezes mais massivo que o Sol.
 
A descoberta desafia ideias anteriores de como estrelas supergigantes vermelhas evoluem antes de explodir. Antes disso, todos os supergigantes vermelhos observados antes de explodir estavam relativamente quiescentes: eles não mostraram nenhuma evidência de erupções violentas ou emissão luminosa, como foi observado antes de SN 2020tlf. No entanto, esta nova detecção de radiação brilhante proveniente de uma supergigante vermelha no último ano antes de explodir sugere que pelo menos algumas dessas estrelas devem passar por mudanças significativas em sua estrutura interna que, então, resulta na ejeção tumultuada de gás momentos antes de seu colapso.

Margutti e Jacobson-Galán conduziram a maior parte do estudo durante seu tempo na Northwestern University, com Margutti atuando como Professor Associado de Física e Astronomia e membro do CIERA (Centro para Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica), e Jacobson-Galán como graduado aluna.

A descoberta da equipe abre um caminho para pesquisas transitórias como o YSE para caçar a radiação luminosa proveniente de supergigantes vermelhas e reunir mais evidências de que tal comportamento pode sinalizar a morte iminente de supernova de uma estrela massiva.

"Estou muito animado com todas as novas 'incógnitas' que foram reveladas por esta descoberta", disse Jacobson-Galán. "Detectar mais eventos como SN 2020tlf terá um impacto dramático em 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."

 

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