SUPERNOVA SUPERLUMINOSA ASSINALA A MORTE DE UMA ESTRELA DURANTE O "MEIO-DIA CÓSMICO"
25 de julho de 2017
A seta amarela marca a supernova superluminosa DES15E2mlf nesta imagem a cores falsas do campo de visão em redor. Esta imagem foi obtida pela DECam (Dark Energy Camera) acoplada ao telescópio Blanco de 4 metros no dia 28 de dezembro de 2015, mais ou menos na altura em que a supernova atingiu o pico de luminosidade.
Crédito: D. Gerdes e S. Jouvel
A morte de uma estrela massiva, situada numa galáxia longínqua a 10 mil milhões de anos-luz, criou uma rara supernova superluminosa que os astrónomos dizem ser uma das mais distantes já descobertas. A brilhante explosão, mais de três vezes mais brilhante do que as 100 mil milhões de estrelas da Via Láctea combinadas, ocorreu cerca de 3,5 mil milhões de anos após o Big Bang, durante um período conhecido como o "meio-dia cósmico", quando a taxa de formação estelar no Universo atingiu o seu pico.
As supernovas superluminosas são 10 a 100 vezes mais brilhantes do que uma supernova típica resultante do colapso de uma estrela massiva. Mas os astrónomos ainda não sabem exatamente quais os tipos de estrelas que dão origem à sua extrema luminosidade ou quais os processos físicos envolvidos.
A supernova conhecida como DES15E2mlf é invulgar mesmo entre o pequeno número de supernovas superluminosas que os astrónomos detetaram até agora. Foi inicialmente detetada em novembro de 2015 pela colaboração DES (Dark Energy Survey) usando o telescópio Blanco de 4 metros do Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile. As observações de acompanhamento, com o objetivo de medir a distância e obter espectros detalhados da supernova, foram realizadas com o instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) do telescópio Gemini Sul de 8 metros.
A investigação foi liderada pelos astrónomos Yen-Chen Pan e Ryan Foley, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, EUA, como parte de uma equipa internacional de colaboradores do levantamento DES. Os investigadores divulgaram os seus achados num artigo publicado dia 21 de julho na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
As novas observações podem fornecer pistas sobre a natureza das estrelas e galáxias durante o pico da formação estelar. As supernovas são importantes na evolução das galáxias porque as suas explosões enriquecem o gás interestelar a partir do qual se formam novas estrelas com os elementos mais pesados do que o hélio (que os astrónomos chamam de "metais").
"É importante saber, simplesmente, que as estrelas muito massivas explodiam naquela época," comenta Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica da UC em Santa Cruz. "O que realmente queremos saber é a proporção de supernovas superluminosas em relação às supernovas normais, mas ainda não podemos fazer essa comparação porque as supernovas normais são demasiado ténues para ver a esta distância. Portanto, não sabemos se esta supernova atípica nos está a dizer algo especial sobre aquela altura, há 10 mil milhões de anos atrás."
As observações anteriores de supernovas superluminosas descobriram que, tipicamente, residem em galáxias de baixa massa ou em galáxias anãs, que tendem a ser menos ricas em metais do que as galáxias mais massivas. A galáxia hospedeira de DES15E2mlf, no entanto, é razoavelmente massiva, uma galáxia de aparência normal.
"A ideia atual é que é importante um ambiente com um conteúdo baixo em metais para criar supernovas superluminosas e é por isso que tendem a ocorrer em galáxias de baixa massa, mas DES15E2mlf é uma galáxia relativamente massiva em comparação com a típica galáxia que alberga supernovas superluminosas," realça Pan, investigador pós-doutoral da UC em Santa Cruz e o autor principal do artigo.
Foley explicou que as estrelas com menos elementos pesados retêm uma fração maior da sua massa quando morrem, o que pode provocar uma explosão maior quando estas esgotam o seu reservatório de combustível e colapsam.
"Nós sabemos que a metalicidade afeta a vida de uma estrela e o modo como morre, de modo que a descoberta desta supernova superluminosa, numa galáxia mais massiva, vai contra o pensamento atual," explica Foley. "Mas estamos a observar tão longe no passado, que esta galáxia teria tido menos tempo para produzir metais, por isso pode ser que, nestes tempos mais antigos da história do Universo, até as galáxias massivas tinham um conteúdo de metal suficientemente baixo para formar estas extraordinárias explosões estelares. Em algum momento, a Via Láctea também teve estas condições e pode ter produzido muitas destas explosões."
"Embora muitos enigmas permaneçam, a capacidade de observar estas supernovas invulgares a tão grandes distâncias fornece informações valiosas sobre as estrelas mais massivas e sobre um período importante na evolução das galáxias," realça Mat Smith, investigador pós-doutorado da Universidade de Southampton. A colaboração DES descobriu várias supernovas superluminosas e continua a ver explosões cósmicas mais distantes que revelam como as estrelas explodiram durante o período mais forte de formação estelar.
