Supernovas: O Elo Perdido entre Estrelas de Neutrons e Buracos Negros Descoberto

Mente Curiosa
8 de jan.
3 min de leitura

Em uma das descobertas mais intrigantes da astronomia moderna, cientistas estabeleceram uma conexão direta entre supernovas, buracos negros e estrelas de nêutrons. Usando telescópios de ponta como o Very Large Telescope (VLT) e o New Technology Telescope (NTT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), duas equipes de pesquisadores observaram pela primeira vez o que acontece logo após a morte explosiva de uma estrela massiva em um sistema binário. Esse marco científico trouxe evidências de um objeto compacto misterioso deixado para trás.

Esta imagem artística baseia-se no resultado de uma explosão de supernova observada por duas equipas de astrónomos com o Very Large Telescope (VLT) e o New Technology Telescope (NTT), ambos do ESO. A supernova observada, SN 2022jli, ocorreu quando uma estrela de grande massa morreu numa imensa explosão, deixando para trás um objeto compacto: uma estrela de neutrões ou um buraco negro. Esta estrela moribunda tinha, no entanto, uma companheira que conseguiu sobreviver a este evento violento. As interações periódicas entre o objeto compacto e a sua companheira deixaram sinais periódicos nos dados, revelando-nos que da explosão de supernova tinha de facto resultado um objeto compacto. Créditos: ESO/L. Calçada — A explosão de uma estrela sob a forma de supernova num sistema binário - Créditos: ESO/L. Calçada

O Destino de Estrelas Massivas - Buracos Negros ou Estrelas de Neutrons?

Quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida, ela colapsa sob sua própria gravidade, gerando uma explosão violenta conhecida como supernova. O que resta desse evento cataclísmico é um núcleo extremamente denso. Dependendo da massa original da estrela, o núcleo pode se tornar uma estrela de nêutrons, cuja densidade é tão grande que uma colher de seu material pesaria cerca de um bilhão de toneladas na Terra, ou um buraco negro, uma região do espaço de onde nem mesmo a luz pode escapar.

A Primeira Evidência Direta

Embora astrônomos tenham acumulado indícios indiretos ao longo das décadas, como a presença de uma estrela de nêutrons na Nebulosa do Caranguejo, nunca se havia observado diretamente o processo de formação desses objetos compactos após uma supernova. Essa lacuna foi preenchida quando, em maio de 2022, o astrônomo amador sul-africano Berto Monard descobriu a supernova SN 2022jli na galáxia NGC 157, a cerca de 75 milhões de anos-luz de distância.

O que tornou a SN 2022jli tão especial foi o comportamento peculiar de sua curva de luz. Em vez de um declínio suave e constante, o brilho oscilava a cada 12 dias. Essas oscilações repetitivas foram um fenômeno inédito e levantaram novas questões sobre a interação de estrelas em sistemas binários.

Esta imagem artística mostra o processo pelo qual uma estrela de grande massa num sistema binário se transforma numa supernova. Esta série de eventos ocorreu na supernova SN 2022jli e foi observada pelos astrónomos com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) e do New Technology Telescope (NTT), ambos do ESO. Após a explosão sob a forma de supernova da estrela de grande massa, o que restou foi um objeto compacto — uma estrela de neutrões ou um buraco negro. A estrela companheira sobreviveu à explosão, mas a sua atmosfera tornou-se mais inchada. O objeto compacto e a sua estrela companheira continuaram em órbita um do outro, com o objeto compacto a "roubar" regularmente matéria da atmosfera aumentada da sua companheira. Esta acreção de matéria foi observada nos dados dos investigadores como flutuações regulares de brilho e também como movimentos periódicos de hidrogénio gasoso. Créditos: ESO/L. Calçada — Uma supernova deixa para trás um objeto compacto num sistema binário - Créditos: ESO/L. Calçada

A Revelação do Sistema Binário

Ambas as equipes de pesquisa, lideradas por Ping Chen, do Instituto Weizmann, e Thomas Moore, da Queen’s University Belfast, acreditam que a SN 2022jli é parte de um sistema binário onde a estrela companheira sobreviveu à explosão da supernova. Os dados indicam que o objeto compacto remanescente interage periodicamente com o material lançado pela explosão, retirando hidrogênio da atmosfera da estrela companheira e formando um disco de acreção quente ao seu redor.

Essa interação periódica produz picos de energia que explicam as oscilações observadas. Embora os telescópios atuais não tenham detectado diretamente o objeto compacto, as evidências apontam para uma estrela de nêutrons ou um buraco negro como o responsável pelo fenômeno.

Esta imagem artística baseia-se no resultado de uma explosão de supernova, SN 2022jli, observada por duas equipas de astrónomos com o Very Large Telescope (VLT) e o New Technology Telescope (NTT), ambos do ESO. Esta explosão ocorreu num sistema binário, o que significa que a estrela que criou a supernova e deixou para trás um objeto compacto tinha uma estrela companheira. O objeto compacto e a sua companheira continuaram em órbita um do outro, com o objeto compacto a "roubar" regularmente matéria da sua companheira sempre que se aproxima dela, como podemos ver aqui. Créditos: ESO/L. Calçada — Um objeto compacto e a sua estrela companheira - Créditos: ESO/L. Calçada

Implicações Futuras

A descoberta abre novas possibilidades para o estudo de estrelas massivas e seus remanescentes. Telescópios de nova geração, como o Extremely Large Telescope (ELT), previsto para operar até o final da década, permitirão análises mais detalhadas de sistemas como o SN 2022jli, oferecendo uma visão mais profunda das forças extremas que moldam nosso Universo.

Conclusão

O elo perdido entre supernovas e objetos compactos finalmente foi revelado. A conexão direta, observada em tempo real, não apenas confirma teorias de longa data, mas também inaugura uma nova era de descobertas sobre a vida e a morte das estrelas.