Pela primeira vez, temos finalmente evidências observacionais diretas do processo estelar que produz estrelas de nêutrons e buracos negros.
A partir de uma supernova que explodiu numa galáxia próxima, os astrônomos observaram o surgimento de algo com as características de tais objetos compactos. Não está claro de qual tipo, estrela de nêutrons ou buraco negro, mas a descoberta finalmente confirma que o colapso do núcleo de estrelas massivas produz os objetos mais densos do Universo, numa explosão espetacular de material estelar.
Leia também: Estudo descobre novas evidências de núcleos de matéria quark em estrelas de nêutrons massivas
Acredita-se que buracos negros de massa estelar e estrelas de nêutrons sejam o resultado de processos semelhantes.
Perto do fim da sua vida útil, uma estrela fica sem o combustível necessário para sustentar a fusão, o processo que a mantém acesa. Há uma série de eventos um tanto complicados, mas, no final das contas, a estrela ejetará seu material externo; o núcleo, não mais sustentado pela pressão externa da fusão, entra em colapso sob a gravidade para se tornar um objeto superdenso (pelo menos para a maioria das estrelas).
A natureza desse objeto depende da sua massa. Estrelas menores que oito Sóis produzem uma anã branca, o eventual destino previsto do próprio Sol.
Se a estrela precursora tivesse entre 8 e 30 vezes a massa do Sol, o núcleo entraria em colapso em uma estrela de nêutrons com cerca de 2,3 massas solares.
E as estrelas mais massivas, com mais de 30 massas solares, tornam-se buracos negros de massa estelar.
A nossa compreensão deste processo, no entanto, baseia-se em grande parte na observação das consequências. Por exemplo, estrelas de nêutrons na Via Láctea brilhando a partir dos restos da explosão de supernova em que nasceram, como o famoso Pulsar Caranguejo (abaixo) ou Pulsar Vela (um pulsar é um tipo de estrela de nêutrons).
Há séculos que não vemos uma supernova na Via Láctea . E mesmo que tivéssemos, talvez não conseguíssemos ver o que sobrou. A supernova mais próxima dos últimos tempos, uma estrela que vimos explodir na Grande Nuvem de Magalhães em 1987, tem tanta poeira no centro que não podemos ver o remanescente do núcleo que se presume estar no seu interior. Não importa os desafios de observar os resultados de uma supernova a milhões de anos-luz de distância.
Ou assim pensamos. A supernova SN 2022jli foi detectada pela primeira vez no ano passado, explodindo numa galáxia espiral chamada NGC 157, a apenas 75 milhões de anos-luz de distância. Como sabemos tão pouco sobre este processo, os cientistas ficaram imediatamente fascinados, voltando os telescópios para NGC 157 para observar como a supernova brilhava, atingia o seu pico e desaparecia nos dias, semanas e meses seguintes.
Normalmente, esse é um processo suave, resultando em uma curva de luz desbotada que é praticamente uma linha uniforme.
Mas SN 2022jli fez algo realmente estranho. Após o seu pico, não desapareceu uniformemente, mas com uma mudança periódica no brilho. A cada 12,4 dias, durante os 200 dias que os cientistas a acompanharam, a supernova brilhou apenas para diminuir gradualmente.
“Esta é a primeira vez”, escreveu uma equipe liderada pelo astrofísico Thomas Moore, da Queen’s University Belfast, num artigo publicado no ano passado, “que repetidas oscilações periódicas, ao longo de muitos ciclos, foram detectadas numa curva de luz de supernova”.
Agora, uma segunda equipe liderada pelo astrofísico Ping Chen, do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, descobriu o porquê.
A maioria das estrelas, acreditam os astrônomos, não são solitárias, mas têm estrelas companheiras. A estrela SN 2022jli provavelmente também tinha uma companheira binária – uma que sobreviveu à supernova e permaneceu em órbita com o objeto agora explodido.
Chen e seus colegas encontraram explosões de radiação gama e o movimento do hidrogênio no local onde ocorreu a supernova. A sua análise descobriu que as mudanças no brilho são provavelmente causadas por uma interação entre o remanescente de SN 2022jli e a estrela companheira. Quando o SN 2022jli ejetou seu material externo, ele encheu a estrela companheira com hidrogênio.
Após a explosão, a órbita dos dois objetos traz o remanescente compacto do núcleo através da atmosfera fofa do companheiro, onde suga um monte de hidrogênio. À medida que esse hidrogênio cai sobre o remanescente, ele aquece, causando um brilho.
Os pesquisadores não sabem se o objeto é um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. Mas eles estão confiantes de que é um deles. Isto significa que SN 2022jli é a primeira supernova a partir da qual os astrônomos conseguiram observar, em tempo real, o surgimento de um objeto compacto.
É o culminar de décadas de observação, análise e teoria. A partir deste ponto, a nossa compreensão dos buracos negros e das estrelas de nêutrons só pode ficar mais forte.
“Nossa pesquisa é como resolver um quebra-cabeça reunindo todas as evidências possíveis”, diz Chen. “Todas essas peças alinhadas levam à verdade.”
A pesquisa foi publicada na Nature.
Publicado no ScienceAlert
