APANHADO PELA PRIMEIRA VEZ: O FLASH INICIAL DA EXPLOSÃO DE UMA ESTRELA
Com o telescópio espacial Kepler, os astrónomos capturaram, pela primeira vez no visível, o flash brilhante da onda de choque de uma explosão estelar.
Uma equipa internacional liderada por Peter Garnavich, professor de astrofísica da Universidade de Notre Dame no estado americano de Indiana, analisou luz captada de 500 galáxias distantes pelo Kepler a cada 30 minutos ao longo de um período de três anos, pesquisando por entre cerca de 50 biliões de estrelas. Eles estavam à procura de sinais de enormes explosões que assinalam a morte de uma estrela, fenómeno a que chamamos supernovas.
Em 2011, duas destas estrelas titânicas, chamadas supergigantes vermelhas, explodiram no campo de visão do Kepler. O primeiro colosso, KSN 2011a, tem quase 300 vezes o tamanho do nosso Sol e está a uns meros 700 milhões de anos-luz da Terra. O segundo, KSN 2011d, tem cerca de 500 vezes o tamanho do nosso Sol e está a 1,2 mil milhões de anos-luz de distância.
"Para colocar o seu tamanho em perspetiva, a órbita da Terra em redor do Sol caberia confortavelmente dentro destas estrelas colossais," comenta Garnavich.
Quer seja um acidente de avião, de carro ou uma supernova, a captura de imagens de eventos súbitos e catastróficos é extremamente difícil mas tremendamente útil para perceber a causa. Tal como a difusão de câmaras móveis tornou os vídeos forenses mais comuns, o olhar firme do Kepler permitiu com que os astrónomos vissem, finalmente, uma onda de choque de uma supernova assim que chegou à superfície de uma estrela. A libertação da onda de choque, propriamente dita, dura apenas cerca de 20 minutos, de modo que a captura do flash de energia é um marco de investigação para os astrónomos.
"Para vermos algo que acontece em escalas de tempo de minutos, como a libertação da onda de choque, precisamos de ter uma câmara que monitoriza continuamente o céu," afirma Garnavich. "Nós não sabemos quando é que uma supernova está prestes a ocorrer, e a vigilância do Kepler permitiu-nos ser uma testemunha da explosão."
As supernovas deste género - conhecidas como Tipo II - começam quando a fornalha interna de uma estrela esgota o seu combustível nuclear, fazendo que o seu núcleo colapse à medida que a gravidade assume liderança.
As duas supernovas têm boas correspondências com os modelos matemáticos das explosões do Tipo II, reforçando as teorias existentes. Mas também revelaram o que poderá vir a ser uma variedade inesperada nos detalhes individuais destes eventos estelares cataclísmicos.
Embora ambas as explosões ostentassem um poder energético semelhante, na mais pequena das supergigantes não foi observado o momento da libertação da onda de choque. Os cientistas pensam que é provavelmente devido à estrela menor estar rodeada por gás, talvez o suficiente para mascarar a onda de choque quando atingiu a superfície da estrela.
"Este é o quebra-cabeças destes resultados," explica Garnavich. "Nós observamos duas supernovas e vemos duas coisas diferentes. Esta é a diversidade máxima."
A compreensão da física destes eventos violentos permite com que os cientistas aprendam mais sobre o modo como as sementes da complexidade química e da própria vida foram espalhados no espaço e no tempo na nossa Galáxia, a Via Láctea.
"Todos os elementos pesados no Universo vêm de explosões de supernovas. Por exemplo, toda a prata, o níquel e o cobre na Terra, e até nos nossos corpos, veio da agonia explosiva da morte das estrelas," afirma Steve Howell, cientista de projeto para as missões Kepler e K2 da NASA no Centro de Pesquisa Ames em Silicon Valley, Califórnia. "A vida existe por causa das supernovas."
Garnavich faz parte de uma equipa de investigação conhecida como KEGS (Kepler Extragalactic Survey). A equipa está quase a terminar a mineração de dados da missão primária do Kepler, que terminou em 2013 com a avaria das rodas de reação que ajudam a manter o observatório apontado. No entanto, com o reinício do Kepler pela missão K2 da NASA, a equipa está agora a vasculhar ainda mais dados em busca de eventos de supernovas em galáxias ainda mais distantes.
"Enquanto o Kepler abriu a porta para a observação do desenvolvimento destes eventos espetaculares, a missão K2 vai empurrá-la ainda mais na observação de outras dúzias de supernovas," comenta Tom Barclay, cientista de pesquisa sénior e diretor do gabinete de observadores convidados do Kepler e K2 em Ames. "Estes resultados são um preâmbulo tentador do que está para vir com o K2!"
O diagrama ilustra o brilho do evento de uma supernova, em relação ao Sol, à medida que se desenvolve. Pela primeira vez, foi observada, no visível, uma onda de choque de uma supernova a chegar à superfície de uma estrela. A morte explosiva desta estrela, KSN 2011d, levou 14 dias para alcançar o brilho máximo. A própria libertação da onda de choque dura apenas mais ou menos 20 minutos, pelo que a captura deste flash de energia é um marco investigativo para os astrónomos. O olhar incessante do Kepler permitiu com que os astrónomos observassem, finalmente, este primeiro momento da morte de uma estrela. As supernovas do Tipo II têm origem quando a fornalha interna de uma estrela gasta o seu combustível nuclear, fazendo com o que núcleo colapse. Este tipo de estrela tem o nome de supergigante vermelha e é 20.000 vezes mais brilhante que o nosso Sol. À medida que a estrela entra na sua fase de supernova, a energia que viaja desde o núcleo alcança a superfície com uma explosão de luz 130.000.000 vezes mais brilhante que o Sol. A estrela continua a explodir e a crescer, alcançando o brilho máximo de 1.000.000.000 vezes o brilho do Sol.
Crédito: NASA Ames/W. Stenzel
Impresão de artista do momento em que uma estrela se transforma em supernova.
Crédito: NASA