Porque Nem Sempre Vemos o Lampejo Espectacular que Anuncia uma Supernova?

Luís Lopes
Sep 5, 2018 · 3 min read

A primeira luz emitida por uma supernova torna-se visível quando a onda de choque gerada pelo colapso gravitacional do núcleo de uma supergigante vermelha atinge a superfície da estrela, uma travessia que pode demorar horas. Nesse momento, designado em termos técnicos por shock breakout, um curto mas muito intenso lampejo de raios X, luz ultravioleta e luz visível anuncia a morte da estrela. No dias que se seguem a supernova torna-se gradualmente mais luminosa à medida que o remanescente — as camadas exteriores da estrela ejectadas para o espaço — se expande e a sua temperatura baixa.

Esta animação mostra o momento raríssimo em que o astrónomo amador argentino Víctor Buso detectou o shock breakout da supernova SN2016gkg, na galáxia NGC613, enquanto experimentava uma nova câmara.

Apesar no grande número de supernovas descobertas numa fase precoce da sua evolução, a detecção de shock breakouts é muito rara, demasiado rara. Por outro lado, uma parte significativa das supernovas cresce de luminosidade nos primeiros dias após o colapso de forma muito mais rápida do que o previsto por modelos simples de explosões de supergigantes vermelhas. Estas discrepâncias entre teoria e observações intrigaram um grupo de cientistas que procurou explicações plausíveis para os dois fenómenos. Num artigo publicado na revista Nature Astronomy, os cientistas propõem um modelo simples que explica de uma assentada ambas as anomalias.

A nuvem de gás e poeira circum-estelar da supergigante vermelha Betelgeuse, na constelação de Orionte. A imagem foi sintetizada a partir de dados obtidos com o observatório de infravermelhos Herschel, da ESA. Crédito: ESA/Herschel/PACS/L. Decin et al..

Sabe-se que as supergigantes vermelhas se encontram frequentemente rodeadas de material circum-estelar. Este material tem origem nas próprias estrelas, tendo sido projectado para o espaço nas fases derradeiras das suas vidas devido a instabilidades internas ainda mal compreendidas. Este facto sugeriu aos autores uma potencial explicação para a primeira anomalia: o material circum-estelar absorveria a radiação emitida pelo shock breakout, tornando-o efectivamente invisível. Esta linha de raciocínio tem outra consequência interessante — algumas horas ou dias após o shock breakout, o remanescente da supernova chocaria com o material circum-estelar comprimindo-o e aquecendo-o. O resultado seria um aumento significativo e precoce do brilho da supernova, explicando a segunda anomalia. William of Ockham teria certamente gostado desta linha de argumentação.

A evolução da luminosidade da supernova SNHiTS15aw, uma das 26 observadas pelos autores, está a assinalada pelos círculos rosa nesta imagem. Compare-se a concordância das observações com o modelo simples de explosão que não assume a existência de material circum-estelar (linha a tracejado) e com os modelos simulados pelos autores que incluem este material nas imediações da estrela progenitora (linhas azuis). Crédito: Förster et al..

Para testar esta hipótese, os autores realizaram simulações em computador de várias explosões de supergigantes vermelhas com diferentes configurações de material circum-estelar e compararam os resultados com observações de 26 supernovas, por eles obtidas com o telescópio Blanco do Observatório de Cerro Tololo, no Chile. As simulações mostram uma concordância notável entre os modelos de explosões com material circum-estelar e as observações, levando os cientistas a propor que uma parte significativa dos shock breakouts é “abafada” por este material expelido pela estrela progenitora dezenas ou centenas de anos antes da explosão.

Referências

F. Förster et al., “The delay of shock breakout due to circumstellar material evident in most type II supernovae”, Nature Astronomy (2018)

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