Uma equipa internacional de astrónomos, liderada por Matt Nicholl, investigador RAS na Universidade de Birmingham, identificou uma supernova pelo menos duas vezes mais brilhante e com mais energia (e provavelmente bem mais massiva) do que qualquer outra detetada anteriormente.
Ilustração de uma supernova. Créditos: Aaron Geller/Northwestern University.
A equipa, que incluiu especialistas de Harvard, da Northwestern University e da Universidade de Ohio, acredita que esta supernova, designada por SN2016aps, pode ser um exemplo extremamente raro de “supernova de instabilidade de par pulsante”, possivelmente formada por duas estrelas massivas que se fundiram antes da explosão.
Até agora, eventos deste tipo existiam apenas em teoria, nunca tendo sido confirmados através de observações astronómicas.
“Podemos medir supernovas usando duas escalas – a energia total da explosão, e a quantidade de energia que é emitida como luz observável ou radiação,” explicou Matt Nicholl, da Escola de Física e Astronomia e do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham.
“Numa supernova típica, a radiação é inferior a 1% da energia total. Mas descobrimos que em SN2016aps a radiação é cinco vezes a energia de explosão de uma supernova de tamanho normal. É a maior luz emitida por uma supernova observada até ao momento.”
Em termos de energia, a explosão deve ter sido muito mais poderosa do que o habitual para se tornar tão brilhante. Examinando o espectro de luz, a equipa conseguiu mostrar que a explosão foi alimentada pela colisão entre a supernova e uma enorme concha de gás lançada pela estrela nos anos anteriores à explosão.
“A maior parte das supernovas que se descobrem estão em galáxias massivas”, disse Peter Blanchard, da Northwestern University, coautor do estudo. “Esta destacou-se imediatamente, e teve de ser alvo de mais observações, porque parecia estar no meio do nada. Não conseguimos ver a galáxia onde esta estrela nasceu até a luz da supernova ter diminuído.”
A equipa observou a explosão ao longo de dois anos, até o brilho diminuir para 1% do seu pico. Usando estas medidas, foi possível calcular que a supernova teria entre 50 a 100 massas solares. Normalmente, as supernovas têm entre 8 e 15 massas solares.
“As estrelas de enorme massa sofrem pulsações violentas antes de morrerem, expulsando uma gigantesca concha de gás. O evento pode ser alimentado pelo processo de “instabilidade de par”, um tópico sobre o qual os físicos têm especulado ao longo dos últimos 50 anos,” disse Nicholl. “Se a supernova acontecer no momento certo, poderá alcançar essa concha e libertar na colisão uma enorme quantidade de energia. Achamos que este é um dos mais convincentes candidatos para este processo até agora observados, e provavelmente o mais massivo.”
“SN2016aps continha ainda outro quebra-cabeças,” acrescentou Nicholl. “O gás que detetámos era essencialmente hidrogénio – mas, em geral, uma estrela tão grande teria já perdido todo o seu hidrogénio através de ventos estelares muito antes de começar a pulsar. Uma explicação possível é ter acontecido uma fusão de duas estrelas com massas ligeiramente menores (aproximadamente 60 massas solares) antes da explosão. As estrelas de menor massa mantêm o hidrogénio durante mais tempo, e a massa combinada das duas estrelas seria suficiente para desencadear a instabilidade do par.”
“A descoberta desta supernova extraordinária não poderia ter chegado em melhor altura,” disse o professor Edo Berger, da Universidade de Harvard, coautor do estudo. “Agora que sabemos que estas explosões energéticas ocorrem na natureza, o novo Telescópio Espacial James Webb, da NASA, poderá observar eventos semelhantes a grande distância, levando-nos a recuar no tempo até à morte das primeiras estrelas do Universo.”
A supernova 2016aps foi descoberta pela primeira vez em dados do Telescópio Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), um programa de pesquisa astronómica em larga escala. A equipa usou também dados do Telescópio Espacial Hubble, dos Observatórios Keck e Gemini, no Havai, e dos Observatórios MDM e MMT, no Arizona. Colaboraram também nesta investigação a Universidade de Estocolmo, a Universidade de Copenhaga, o Instituto de Tecnologia da Califórnia e o Space Telescope Science Institute.
A investigação foi financiada através de uma bolsa da Royal Astronomical Society, e de doações da National Science Foundation, da NASA, e do Horizon 2020 European Union Framework Programme.
Estas descobertas foram publicadas na Nature Astronomy.
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