Supernova! Astrônomos encontram uma estrela explodindo e virando um buraco negro
Pela primeira vez, astrônomos foram capazes de observar uma supernova que deu origem a um objeto compacto, que pode ser uma estrela de nêutrons ou buraco negro. É a primeira evidência direta do fenômeno.
Como buracos negros surgem? Desde a segunda metade do século XX, astrofísicos sabem que buracos negros estelares surgem após a morte de estrelas massivas. Durante o processo, a estrela libera as camadas externas em uma explosão enquanto a parte mais interna colapsa em uma singularidade se tornando um buraco negro.
Apesar da teoria e as evidências indiretas confirmarem essa suspeita, nunca havia sido observado diretamente esse fenômeno. Uma estrela massiva pode demorar milhões de anos até virar uma supernova. Supernovas acontecem em um piscar de olhos em questão astronômica. Logo é um processo demorado e acompanhar uma supernova em tempo real é difícil.
No entando, dois grupos tiveram sorte de conseguir observar uma supernova acontecendo e observar o remanescente final. Usando telescópios do ESO, VLT e NTT, os times conseguiram observar o fenômeno acontecendo em uma galáxia próxima. Pela primeira vez foi possível ver diretamente o nascimento de um objeto compacto.
Supernovas
A supernova é um processo extremamente complicado que até hoje ainda tem perguntas em aberto. Uma das coisas complexas é que a supernovas é uma combinação de explosão e colapso. Enquanto parte da estrela é liberada com altas energias, ou seja, uma explosão, a outra parte colapsa gravitacionalmente em um objeto compacto.
O que resta do colapso quando uma supernova acontece é chamado de objeto compacto. No caso de estrelas massivas, há dois tipos de objetos compactos: estrelas de nêutrons e buracos negros estelares. O tipo de objeto compacto que surgirá ao final depende da massa da estrela.
Estrela de nêutrons ou buraco negro?
É possível fazer previsão do que a estrela se tornará após a supernova. Tudo depende de fatores como a massa inicial, metalicidade da estrela e a massa final da estrela durante sua vida. Geralmente, estrelas que possuem entre 1.5 a 3 massas solares se tornarão estrelas de nêutrons. Mais do que isso, provavelmente surgirá um buraco negro.
Quando uma estrela nasce, a sua massa inicial e a metalicidade serão fatores importantes para determinar a massa final bilhões de anos depois. Quanto mais metais uma estrela tiver, mais massa ela perderá através de ventos estelares durante sua vida. Ou seja, mesmo uma estrela massiva ao nascer pode ter uma massa pequena ao final da vida.
Colapso gravitacional
Durante a vida de uma estrela, ela está em equilíbrio onde a pressão do interior da estrela se iguala com a pressão de origem gravitacional que empurra para dentro. No entanto, conforme a estrela vai queimando o seu combustível, a pressão vai diminuindo. Quando o combustível acaba, não há mais nada que impeça a gravidade de ganhar essa briga.
Quando a gravidade ganha, acontece o colapso gravitacional. O campo gravitacional pressiona tudo para um ponto ou um objeto. No caso de buracos negros, o colapso é intenso o suficiente para transformar em uma singularidade. Já no caso de estrela de nêutrons, o colapso para quando a estrela de nêutrons se forma.
A supernova SN 2022jli
Quando um astrônomo amador encontrou uma supernova na galáxia espiral NGC 157, vários pesquisadores direcionaram seus telescópios para a galáxia. Durante a explosão é formado uma nuvem brilhante que vai perdendo brilho no decorrer dos dias, era isso que os astrônomos esperavam encontrar. Porém, algo diferente aconteceu com essa supernova.
O brilho tinha periodicidade e ficava oscilando entre mais intenso e menos intenso. Isso não era algo esperado para uma supernova e chamou atenção de diversos astrônomos. Ao analisar os dados obtidos com os telescópios VLT e NTT, duas equipes chegaram a conclusão que a estrela tinha uma estrela companheira.
A oscilação do brilho era por causa do processo de acreção que já estava acontecendo. Parte da massa da estrela companheira estava sendo sugada em direção ao objeto compacto que se formou. Os times ainda estão incertos se o objeto compacto se trata de uma estrela de nêutrons ou um buraco negro estelar.
A resposta de uma pergunta de décadas
Os grupos esperam que com essa observação seja possível que futuras missões e projetos de telescópios obtenham mais dados sobre o sistema. Caso confirmado, essa é a primeira observação direta de uma supernova se tornando um objeto compacto.
Apesar de ser algo já explicado na Física desde o século passado, essa confirmação colocaria um ponto final sobre perguntas em aberto em relação a essa conexão. Além disso, isso pode colocar uma luz sobre outras perguntas como a explicação do funcionamento de uma supernova.