"Eu só lembro que naquele dia, não sabia se eu deveria acreditar ou não", diz ele. Em vez de comemorar, ele pensou: "Eu cometi um erro? Estou fazendo tudo errado?"
Explosões estelares forjam e distribuem materiais que compõem o mundo em que vivemos, e também contêm pistas sobre a rapidez com que o Universo está se expandindo. Ao compreender supernovas, os cientistas podem desvendar mistérios que são fundamentais para saber de que somos feitos e o destino de nosso universo. Mas, para obter uma imagem completa, os cientistas devem observar supernovas a partir de uma variedade de perspectivas, especialmente nos primeiros momentos da explosão. Isso é realmente difícil - não há como dizer quando ou onde uma supernova pode surgir.
Um pequeno grupo de astrônomos, incluindo Shaya, percebeu que Kepler poderia oferecer uma nova técnica para a caça às supernovas. Lançado em 2009, o Kepler é mais conhecido por ter descoberto milhares de exoplanetas. Mas, como um telescópio que observa os trechos do espaço por longos períodos de tempo, ele pode capturar uma vasta coleção de outros tesouros cósmicos - especialmente os do tipo que mudam rapidamente ou aparecem e desaparecem da visão, como supernovas.
"Kepler abriu uma nova maneira de ver o céu", disse Jessie Dotson, cientista do projeto Kepler, baseada no Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. "Ele foi projetado para fazer uma coisa muito bem, que era encontrar planetas em torno de outras estrelas. Para fazer isso, ele precisava fornecer dados contínuos de alta precisão, o que foi valioso para outras áreas da astronomia".
Originalmente, Shaya e seus colegas estavam procurando por núcleos galácticos ativos em seus dados do Kepler. Um núcleo galáctico ativo é uma área extremamente brilhante no centro de uma galáxia onde um buraco negro voraz é rodeado por um disco de gás quente. Eles haviam pensado em procurar por supernovas, mas como supernovas são eventos muito raros, eles não mencionaram isso em sua proposta. "Era muito duvidoso", disse Shaya.
Não tendo certeza se o sinal de supernova que encontraram era real, Shaya e seu colega da University of Maryland, Robert Olling, passaram meses desenvolvendo software para calibrar melhor os dados do Kepler, levando em conta variações de temperatura e apontamentos do instrumento. Ainda assim, o sinal da supernova persistiu. De fato, eles encontraram mais cinco supernovas em sua amostra de dados de mais de 400 galáxias. Quando Olling mostrou um dos sinais para Armin Rest, que agora é um astrônomo no Space Telescope Science Institute em Baltlimore, o queixo de Rest caiu. "Eu comecei a babar", disse ele. A porta se abriu para uma nova maneira de rastrear e entender as explosões estelares.
Hoje, esses astrônomos fazem parte do Kepler Extra-Galactic Survey, uma colaboração entre sete cientistas dos Estados Unidos, Austrália e Chile, que procuram por supernovas e núcleos galácticos ativos para explorar a física de nosso universo. Até o momento, eles encontraram mais de 20 supernovas usando dados do Kepler, incluindo um tipo exótico relatado por Rest em um novo estudo na Nature Astronomy.
Um antigo mistério da astrofísica é como e por que as estrelas explodem de maneiras diferentes. Um tipo de supernova ocorre quando uma densa estrela anã branca de carbono-oxigênio agrega bastante matéria de uma estrela companheira em um sistema binário. Um segundo tipo acontece quando uma única estrela gigante se aproxima do fim de sua vida, e seu núcleo não consegue mais suportar as forças gravitacionais que agem sobre ela.
O primeiro tipo, chamado "tipo Ia" é especial porque o brilho intrínseco de cada uma dessas supernovas é quase o mesmo. Os astrônomos usaram essa propriedade padrão para medir a expansão do Universo e descobriram que as supernovas mais distantes eram menos brilhantes do que o esperado. Isso indicava que eles estavam mais distantes do que os cientistas pensavam, enquanto a luz se estendia sobre o espaço em expansão. Isso provou que o Universo está se expandindo em ritmo acelerado e rendeu a esses pesquisadores o Prêmio Nobel em 2011. A principal teoria é que uma força misteriosa chamada "energia escura" está empurrando tudo no Universo para além de todo o resto, cada vez mais rápido.
Mas como os astrônomos encontram mais e mais exemplos de explosões tipo Ia, inclusive com o Kepler, eles percebem que nem todos são criados iguais. Enquanto algumas dessas supernovas acontecem quando uma anã branca rouba de sua companheira muita matéria, outras são o resultado de duas anãs brancas se fundindo. De fato, as fusões de anãs brancas podem ser mais comuns. Mais pesquisas de supernovas com o Kepler ajudarão os astrônomos em uma missão para descobrir se mecanismos diferentes do tipo Ia resultam em algumas supernovas sendo mais brilhantes do que outras - o que colocaria em chave na forma como elas são usadas para medir a expansão do Universo.
"Para ter uma ideia melhor de restringir a energia escura, temos que entender melhor como essas supernovas do tipo Ia são formadas", disse Rest.
Outro tipo de supernova, a variedade "colapso do núcleo", acontece quando uma estrela massiva termina sua vida em uma explosão. Isso inclui supernovas "Tipo II". Essas supernovas têm uma onda de choque característica chamada de "shock breakout" (algo como erupção de choque), que foi capturada pela primeira vez em luz óptica pelo Kepler. A equipe de pesquisa extra-galáctica Kepler, liderada pelo membro da equipe Peter Garnavich, um professor de astrofísica da Universidade de Notre Dame, em Indiana, avistou esse choque em dados de 2011 de uma supernova chamada KSN 2011d, uma explosão de uma estrela aproximadamente 500 vezes o tamanho do nosso sol. Surpreendentemente, a equipe não encontrou um choque em uma supernova tipo II menor chamada KSN 2011a, cuja estrela era 300 vezes o tamanho do Sol - mas encontrou a supernova aninhada em uma camada de poeira, sugerindo que há diversidade de explosões estelares no tipo II também.
Dados do Kepler revelaram outros mistérios sobre supernovas. O novo estudo liderado por Rest in Nature Astronomy descreve uma supernova a partir de dados capturados pela missão estendida de Kepler, chamada K2, que atingiu seu pico de brilho em pouco mais de dois dias, cerca de 10 vezes menos que os outros. É o exemplo mais extremo conhecido de uma supernova "transitória luminosa de evolução rápida" (FELT, na sigla em inglês). Os FELTs são tão brilhantes quanto a variedade tipo Ia, mas aumentam em menos de 10 dias e desaparecem em cerca de 30. É possível que a estrela tenha expelido uma densa camada de gás cerca de um ano antes da explosão, e quando a supernova ocorreu, material ejetado atingiu a casca. A energia liberada naquela colisão explicaria o brilho rápido.
Telescópios na Terra oferecem muitas informações sobre a explosão de estrelas, mas apenas em curtos períodos de tempo - e somente quando o Sol se põe e o céu está limpo - por isso é difícil documentar os efeitos "antes" e "depois" dessas explosões . O Kepler, por outro lado, oferece aos astrônomos a rara oportunidade de monitorar continuamente os trechos do céu continuamente por meses. De fato, a missão principal do Kepler, que funcionou de 2009 a 2013, forneceu quatro anos de observações do mesmo campo de visão, tirando uma foto a cada 30 minutos. Na missão estendida do Kepler, conhecida como K2, o telescópio mantém o olhar fixo por até três meses em cada trecho do espaço. Com telescópios terrestres, os astrônomos podem dizer a cor da supernova e como ela muda com o tempo, o que permite descobrir quais produtos químicos estão presentes na explosão. A composição da supernova ajuda a determinar o tipo de estrela que explodiu. Kepler, por outro lado, revela como e por que a estrela explode, e os detalhes de como a explosão progride. Usando os dois conjuntos de dados juntos, os astrônomos podem obter imagens mais completas do comportamento de supernovas do que nunca.
Os planejadores da missão Kepler reviveram o telescópio em 2013, após o mau funcionamento do segundo de seus quatro giroscópios - dispositivos que ajudam a controlar a orientação da espaçonave. Na configuração chamada K2, ele precisa girar a cada três meses, marcando "campanhas" de observação. Membros do Kepler Extra-Galactic Survey argumentaram que, na missão K2, Kepler ainda poderia monitorar supernovas e outros objetos astrofísicos exóticos e distantes, além de exoplanetas. As possibilidades eram tão empolgantes que a equipe do Kepler criou duas campanhas de observação do K2, especialmente úteis para coordenar estudos de supernovas com telescópios terrestres. A campanha 16, que começou em 7 de dezembro de 2017 e terminou em 25 de fevereiro de 2018, incluiu 9.000 galáxias. Existem cerca de 14.000 na Campanha 17, que está apenas começando agora. Em ambas as campanhas, Kepler se orienta com a direção da Terra para que observadores no solo possam ver o mesmo pedaço de céu que o telescópio espacial. As campanhas animaram uma comunidade de pesquisadores que puderam aproveitar essa rara coordenação entre o Kepler e os telescópios no solo.
Fonte: NASA
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