Rara Supernova pode Resolver um Mistério de Longa Data

Caricatura de Anthony Piro ilustra três possibilidades para a origem da misteriosa emissão de hidrogênio da supernova Tipo IA, chamada ASASSN-18tb, observada pelos astrônomos da Carnegie. Começando do topo e indo no sentido horário: a colisão da explosão com uma estrela companheira rica em hidrogênio, a explosão desencadeada por duas estrelas anãs brancas colidindo colidindo posteriormente com uma terceira estrela rica em hidrogênio, ou a explosão interagindo com material de hidrogênio circunstelar.

A detecção de uma supernova com uma assinatura química incomum por uma equipe de astrônomos chefiados por Juna Kollmeier da Carnegie - incluindo Nidia Morrell da Carnegie, Anthony Piro, Mark Phillips e Josh Simon - pode ser a chave para resolver o mistério de longa data de qual é a fonte dessas violentas explosões. As observações feitas pelos telescópios de Magalhães no Observatório Las Campanas de Carnegie, no Chile, foram cruciais para detectar a emissão de hidrogênio que torna essa supernova, chamada ASASSN-18tb, tão característica.
As supernovas de tipo Ia desempenham um papel crucial em ajudar os astrônomos a entender o Universo. Seu brilho permite que eles sejam vistos em grandes distâncias e sejam usados ​​como marcos cósmicos. Além disso, suas explosões violentas sintetizam muitos dos elementos que compõem o mundo ao nosso redor, que são ejetados na galáxia para gerar futuras estrelas e sistemas estelares.
Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no Universo, quase nunca é visto em explosões de supernova Tipo Ia. De fato, a falta de hidrogênio é uma das características definidoras dessa categoria de supernovas e é considerada uma chave para entender o que veio antes de suas explosões. É por isso que ver as emissões de hidrogênio provenientes dessa supernova foi tão surpreendente.
As supernovas do tipo Ia são originárias da explosão termonuclear de uma anã branca que faz parte de um sistema binário. Mas o que exatamente desencadeia a explosão da anã branca - o núcleo morto deixado após uma estrela parecida com o Sol exaurir seu combustível nuclear - é um grande quebra-cabeça. Uma ideia predominante é que a anã branca ganha a matéria de sua estrela companheira, um processo que pode eventualmente desencadear a explosão, mas se esta é a teoria correta porque ainda tem sido debatida calorosamente por décadas.
Isto levou a equipe de pesquisa por trás deste trabalho a começar uma grande pesquisa de supernovas Tipo Ia - chamada 100IAS, apresentar uma nova teoria para as explosões do Tipo Ia, que envolve a colisão violenta de duas anãs brancas.
Os astrônomos estudam avidamente as assinaturas químicas do material ejetado durante essas explosões para entender o mecanismo e os atores envolvidos na criação de supernovas do tipo Ia.
Nos últimos anos, os astrônomos descobriram um pequeno número de supernovas raras do tipo Ia que estão envoltas em grande quantidade de hidrogênio - talvez tanto quanto a massa do nosso sol. Mas em vários aspectos, o ASASSN-18tb é diferente desses eventos anteriores.
"É possível que o hidrogênio que vemos quando estudamos o ASASSN-18tb seja como dessas supernovas anteriores, mas há algumas diferenças marcantes que não são tão fáceis de explicar", disse Kollmeier.
Em primeiro lugar, em todos os casos anteriores, essas supernovas do tipo Ia, revestidas de hidrogênio, foram encontradas em galáxias jovens formadoras de estrelas, onde pode haver abundância de gás rico em hidrogênio. Mas o ASASSN-18tb ocorreu em uma galáxia que consiste em estrelas antigas. Segundo, a quantidade de hidrogênio ejetado pelo ASASSN-18tb é significativamente menor do que a observada em torno dessas outras supernovas do Tipo Ia. Provavelmente equivale a cerca de um centésimo da massa do nosso sol.
"Uma possibilidade interessante é que estamos vendo material sendo retirado da estrela companheira da anã branca, que explodiu quando a supernova colidiu com ela", disse Anthony Piro. "Se este é o caso, seria a primeira observação de tal ocorrência".
"Eu tenho procurado por essa assinatura por uma década!", disse o co-autor Josh Simon. "Nós finalmente encontramos, mas é tão raro, que é uma peça importante do quebra-cabeça para resolver o mistério de como as supernovas do tipo Ia se originam".
Nidia Morrell estava observando naquela noite, e imediatamente resumiu os dados vindos do telescópio e os distribuiu para a equipe. Todos ficaram completamente surpresos com o que viram no espectro do ASASSN-18tb.
"Fiquei chocada, e pensei comigo mesma: isso poderia realmente ser hidrogênio?", lembrou Morrell.
Para discutir a observação, Morrell se reuniu com membros da equipe, Mark Phillips. Phillips estava convencido: "É hidrogênio que você encontrou; nenhuma outra explicação possível".
"Este é um programa de supernova não convencional, mas eu sou um observador não convencional - um teórico, na verdade", disse Kollmeier. "É um projeto extremamente difícil para a nossa equipe realizar. Observar essas coisas é muito complicado, porque, por definição, elas ficam cada vez mais fracas com o tempo! Só é possível em um lugar como o de Carnegie, onde o acesso aos telescópios de Magalhães nos permite fazer experimentos cósmicos intensivos e às vezes árduos, mas extremamente importantes".

Fpnte: Space Daily via Carnegie Institution