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Um sistema estelar incomum causou mais agitação e menos estrondo quando explodiu em uma supernova.
A fraca explosão, conhecida como supernova “extremamente abstrata”, detectou as duas estrelas a 11.000 anos-luz da Terra.
É a primeira detecção confirmada de um sistema estelar que um dia criará kilonovas – quando estrelas de nêutrons colidem e explodem, lançando ouro e outros elementos pesados no espaço. Pensa-se que o par estelar raro seja um dos apenas cerca de 10 na Via Láctea.
A descoberta já vem há muito tempo.
Em 2016, o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA detectou um grande flash de luz de raios-X, que se originou na mesma região do céu que uma estrela Be quente e brilhante.
Os astrônomos estavam curiosos para saber se os dois poderiam estar ligados, então os dados foram capturados usando o telescópio de 1,5 metros do Observatório Interamericano Cerro Tololo no norte do Chile.
Um interessado em usar esses dados para aprender mais sobre a estrela é o Dr. Noel Richardson, que agora é professor assistente de física e astronomia na Embry-Riddle Aeronautical University.
Em 2019, Clarissa Pavao, graduanda da universidade, ligou para Richardson durante uma aula de astronomia para perguntar se ele tinha algum projeto em que ela pudesse trabalhar para ganhar experiência em pesquisa em astronomia. Ele compartilhou os dados do telescópio com ela e, durante a pandemia, Pavao aprendeu a trabalhar com os dados do telescópio no Chile e limpá-los para reduzir a distorção.
“Um telescópio olha para uma estrela e absorve toda a luz para que você possa ver de que elementos essa estrela é feita – mas as estrelas Be tendem a ter discos de matéria ao seu redor”, disse Pavao. “É difícil ver todas essas coisas em primeira mão.”
Ela enviou seus resultados preliminares – que pareciam um gráfico de dispersão – para Richardson, que percebeu que ela havia determinado uma órbita para o sistema estelar duplo. Observações de acompanhamento os ajudaram a verificar a órbita do sistema estelar binário, chamado CPD-29 2176.
Mas esta órbita não era o que eles esperavam. Normalmente, as estrelas binárias orbitam umas às outras em uma órbita elíptica. No CPD-29 2176, uma estrela orbita a outra em um padrão circular que se repete a cada 60 dias.
As duas estrelas, uma maior e outra menor, orbitavam uma à outra em uma órbita muito próxima. Com o tempo, disse Richardson, a estrela maior começa a liberar seu próprio hidrogênio, liberando material na estrela menor, que cresce de 8 ou 9 vezes a massa do nosso Sol para 18 ou 19 vezes a massa do nosso Sol. Para comparação, a massa do Sol é 333.000 vezes a da Terra.
A estrela principal foi ficando cada vez menor à medida que a estrela secundária estava sendo construída – e quando ela esgotou todo o seu combustível, não havia o suficiente para criar uma supernova massiva e energética para lançar o material restante no espaço.
Em vez disso, a explosão foi mais como um fogo de artifício falhado.
“A estrela estava tão esgotada que a explosão não teve energia suficiente para conduzir sua órbita para a forma elíptica típica vista em binários semelhantes”, disse Richardson.
O que restou após a supernova foi um remanescente denso conhecido como estrela de nêutrons, que agora orbita a estrela massiva que gira rapidamente. O par de estrelas permanecerá em uma configuração estável por cerca de 5 a 7 milhões de anos. Como a massa e o momento angular foram transferidos para a estrela Be, ela libera um disco de gás para manter o equilíbrio e garantir que não se desfaça.
Eventualmente, a estrela secundária também queimará seu combustível, expandindo e expelindo material como a primeira estrela fez. Mas essa matéria não poderia se acumular facilmente na estrela de nêutrons, então, em vez disso, o sistema estelar lançaria a matéria pelo espaço. A estrela secundária provavelmente experimentará uma supernova fraca e se transformará em uma estrela de nêutrons.
Com o tempo – provavelmente alguns bilhões de anos – as duas estrelas de nêutrons se fundirão e eventualmente explodirão em um raio. quilonovalibera elementos pesados como o ouro no universo.
“Esses elementos pesados nos permitem viver da maneira que vivemos. Por exemplo, a maior parte do ouro foi criada por estrelas que se assemelham aos restos de uma supernova ou estrela de nêutrons no sistema binário que estudamos. A astronomia aprofunda nossa compreensão do mundo e nossa coloque nele.”
“Quando olhamos para essas coisas, estamos olhando para trás no tempo”, disse Pavao. “Estamos aprendendo mais sobre a cosmogonia, que vai nos dizer para onde nosso sistema solar está indo. Como humanos, começamos com os mesmos elementos dessas estrelas.”
Um estudo detalhando suas descobertas foi publicado quarta-feira na revista natureza.
Richardson e Pavau também trabalharam com o físico Jean J. Eldridge, da Universidade de Auckland, na Nova Zelândia, especialista em sistemas estelares binários e sua evolução. Eldridge revisou milhares de modelos de estrelas binárias e estimou que provavelmente existem apenas 10 em toda a Via Láctea semelhantes aos de seu estudo.
Em seguida, os pesquisadores querem aprender mais sobre o próprio Be Star e esperam fazer observações de acompanhamento com o Telescópio Espacial Hubble. Pavau também pretende se formar – e continua a trabalhar na pesquisa astrofísica usando as novas habilidades que adquiriu.
“Nunca pensei que estaria trabalhando na história evolutiva de sistemas estelares binários e supernovas”, disse Pavau. “Foi um projeto incrível.”