Tecnologia Científica

Astra´nomos testemunham uma estrela moribunda alcana§ar seu fim explosivo
A descoberta abre um caminho para pesquisas transita³rias como o YSE para caçar a radiaa§a£o luminosa proveniente de supergigantes vermelhas e reunir mais evidaªncias de que tal comportamento pode sinalizar a morte iminente de supernova
Por WM Keck Observatory - 07/01/2022


Impressão arta­stica 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 pormudanças internas significativas antes de se tornarem supernovas. Crédito: Observatório WM Keck / Adam Makarenko

Pela primeira vez, os astrônomos imaginaram em tempo real o fim drama¡tico 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 telesca³pios do Havaa­ - o Instituto de Astronomia Pan-STARRS da Universidade do Havaa­ em Haleakalā, Maui e o Observatório WM Keck em Maunakea, Ilha do Havaa­ - 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 éum grande avanço em nossa compreensão do que as estrelas massivas fazem momentos antes de morrer", disse Wynn Jacobson-Gala¡n, 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 vera£o 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 canãu.

A equipe rapidamente capturou o poderoso flash e obteve o primeiro espectro da explosão energanãtica, denominado supernova 2020tlf, ou SN 2020tlf, usando o espectra´metro de imagem de baixa resolução (LRIS) do Observatório Keck. Os dados mostraram evidaªncias 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 ini­cio do vera£o.

"Keck foi fundamental para fornecer evidaªncias diretas da transição de uma estrela massiva para uma explosão de supernova", disse a autora saªnior Raffaella Margutti, professora associada de astronomia na UC Berkeley. "a‰ como assistir a uma bomba-rela³gio. 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, atéagora."

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 gala¡xia 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 pormudanças significativas em sua estrutura interna que, então, resulta na ejeção tumultuada de gás momentos antes de seu colapso.

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

A descoberta da equipe abre um caminho para pesquisas transita³rias como o YSE para caçar a radiação luminosa proveniente de supergigantes vermelhas e reunir mais evidaªncias de que tal comportamento pode sinalizar a morte iminente de supernova de uma estrela massiva.

"Estou muito animado com todas as novas 'inca³gnitas' que foram reveladas por esta descoberta", disse Jacobson-Gala¡n. "Detectar mais eventos como SN 2020tlf tera¡ um impacto drama¡tico 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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