Os astrônomos acabaram de observar uma estrela 1.540 vezes o tamanho do nosso Sol se transformar em uma hipergigante. Será uma supernova?

Os astrónomos testemunharam uma das maiores estrelas do nosso Universo a transformar-se num raro corpo estelar, e a dramática metamorfose pode ser a prequela de uma poderosa explosão de supernova que faz com que esta estrela dê origem a um buraco negro.

O condenado estrela em questão é WOH G64 (também conhecido como IRAS 04553–6825), localizado em uma galáxia satélite do Via Láctea conhecido como o Grande Nuvem de Magalhães (LMC), a cerca de 163.000 anos-luz de distância. A estrela tem cerca de 1.540 vezes o tamanho do solcom quase 30 vezes a massa da nossa estrela e impressionantes 282.000 vezes o seu brilho. Descoberto na década de 1970, o WOH G64 sempre pareceu ser um supergigante vermelha estrela cercada por um anel, ou toro, de poeira densa.

Porém, em 2014, a aparência desta supergigante começou a mudar. Uma equipa de astrónomos, liderada por Gonzalo Muñoz-Sanchez do Observatório Nacional de Atenas, notou a mudança de cor da estrela juntamente com um aumento correspondente na temperatura da sua superfície. Muñoz-Sanchez e colegas determinaram que isto deve representar a transformação de uma supergigante vermelha numa rara hipergigante amarela, o que também pode significar que os astrónomos estão a testemunhar uma estrela “morrer” em tempo real.

“O destino das estrelas com massas iniciais entre 23 e 30 massas solares após evoluírem para supergigantes vermelhas ainda é incerto. Neste caso, WOH G64 foi a supergigante vermelha mais extrema conhecida, com uma massa estimada em cerca de 28 massas solares”, Muñoz-Sanchez disse ao Space.com. “Ainda não está claro se essas estrelas explodem como supernovascolapsa diretamente em buracos negrosou evoluir da fase supergigante vermelha para um estágio hipergigante amarelo antes de encerrar suas vidas. “WOH G64 pode ser a solução para esta questão.”

Os resultados da equipa representam a primeira evidência de que um objeto estelar extremo pode mudar a sua temperatura e evoluir do vermelho para o amarelo no espaço de um ano — e de forma suave e silenciosa.

“Isto é especialmente surpreendente porque as mudanças rápidas nas estrelas estão normalmente associadas a processos violentos ou abruptos”, continuou Muñoz-Sanchez.

No entanto, isso não foi tudo que a equipe descobriu sobre esta imensa estrela. Os cientistas também descobriram que o WOH G64 não está sozinho.

Viva rápido, morra jovem… mas não sozinho

Com apenas 5 milhões de anos, WOH G64 é um jovem cósmico em comparação com outras estrelas, como o nosso Sol de meia-idade, com 4,6 mil milhões de anos, por isso pode parecer um pouco cosmicamente injusto que esteja a enfrentar o fim da sua vida. Este é o caso porque estrelas massivas como esta “vivem rápido e morrem jovens”, queimando o seu abastecimento de combustível necessário para a fusão nuclear mais rapidamente do que estrelas de tamanho modesto.

Embora este curto período de vida seja verdadeiro para todas as estrelas massivas, os estágios finais da vida destes titãs estelares não são tão certos. Por exemplo, nem todas as supergigantes vermelhas perdem as suas camadas externas à medida que os seus núcleos se contraem para se tornarem hipergigantes amarelas.

“As hipergigantes amarelas são extremamente raras porque representam uma fase de transição de curta duração entre o estágio de supergigante vermelha e a eventual explosão de supernova”, disse Muñoz-Sanchez. “Consequentemente, apenas um pequeno número de hipergigantes amarelas confirmadas é atualmente conhecido, totalizando apenas algumas dezenas de objetos.”

Para que esta transformação hipergigante amarela aconteça, uma estrela massiva precisa de um vento estelar que seja forte o suficiente para remover um invólucro exterior de material estelar anteriormente libertado, um processo que aumenta a sua temperatura. No entanto, apenas as supergigantes vermelhas mais brilhantes podem gerar fluxos de material suficientemente poderosos para desencadear esta fase de transição que eventualmente leva à morte da estrela.

Impressão artística de duas faces do WOH G64: uma supergigante vermelha desde sua descoberta até 2013 e uma binária com hipergigante amarela e uma estrela quente de 2014. (Crédito da imagem: Patryk Iwanek/OGLE)

A equipe também descobriu que a enorme estrela faz parte de um sistema binário, existindo com uma estrela companheira. Isto complica a causa potencial da sua transformação se a estrela principal estiver arrastando avidamente matéria da sua companheira.

“As interações binárias também podem desempenhar um papel crucial na formação de hipergigantes amarelas”, disse Muñoz-Sanchez. “Se a transferência de massa ou a remoção do envelope ocorrer num sistema binário, o envelope de uma supergigante vermelha pode ser parcialmente removido, potencialmente conduzindo a sua evolução em direção às temperaturas amarelas.”

sistema binário teria sido incorporado em um envelope comum, um casulo de gás envolvendo ambas as estrelas que o tornou aparecer como uma supergigante vermelha. A ejeção parcial deste envelope revelaria então as duas estrelas.

“Alternativamente, embora o sistema seja binário, a transição pode ter sido impulsionada por processos estelares intrínsecos. Neste caso, a estrela pode ter sofrido um episódio eruptivo extraordinário que durou mais de 30 anos e está agora a regressar a um estado amarelo e quiescente,” acrescentou Muñoz-Sanchez. “Ambas as possibilidades são extremamente raras, e testemunhar qualquer uma delas em escalas de tempo humanas é quase sem precedentes”.

Assim, a equipa ainda não sabe se a sua evolução é consequência das interações entre o WOH G64 e a sua companheira estelar binária ou se a metamorfose é intrínseca à própria estrela.

“Observações recentes sugerem que algumas das outras supergigantes vermelhas extremas também podem estar em sistemas binários”, explicou Muñoz-Sanchez. “Compreender se as propriedades extremas destas estrelas surgem da sua natureza intrínseca ou de interações binárias é crucial para estudar as populações de estrelas massivas evoluídas, prever as suas mortes e interpretar as supernovas que produzem, fenómenos que ainda não são totalmente compreendidos.”

E compreender a natureza binária do WOH G64 não é apenas a chave para compreender a sua vida; esses detalhes também são essenciais para sua morte.

A contínua troca de massa entre as estrelas poderia levar à sua colisão e à fusão dos dois componentes. No entanto, se as interacções entre as estrelas forem ligeiras ou inexistentes, a estrela principal evoluiria para o colapso do núcleo, resultando em última análise numa explosão de supernova ou num colapso directo num buraco negro. “Em termos astronômicos, o WOH G64 parece ser um sistema altamente evoluído e é possível que sofra o colapso do núcleo ‘em breve’. Neste contexto, ‘em breve’ corresponde a uma escala de tempo que varia de cem a alguns milhares de anos”, disse Muñoz-Sanchez. “Tal evento seria extraordinário, mas continua a ser altamente improvável que ocorra durante a nossa vida.