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Dança da morte entre estrelas binárias leva a uma supernova incomum
Se o universo tem uma lição para a humanidade é que tudo acaba. Isto inclui estrelas, que também devem morrer, embora em escalas de tempo de milhares de milhões de anos. Mas uma nova investigação sugere que quando algumas estrelas morrem, não o fazem sozinhas, resolvendo potencialmente um mistério de longa data em torno de uma classe particular de explosão cósmica chamada supernova interactiva.
Quando estrelas muito mais massivas que o Sol chegam ao fim de suas vidas, seus núcleos entram em colapso, enviando ondas de choque para suas camadas externas, desencadeando explosões chamadas supernovas e deixando para trás restos estelares na forma de estrelas de nêutrons ou buracos negros. As supernovas em interação diferem porque a onda de choque gerada por essas explosões colide com um casulo de material pré-existente. O grande mistério sempre foi: de onde vem esse casulo de gás e poeira?
A humanidade é um tanto tendenciosa quando se trata de estrelas; afinal, o sol domina nossa existência e é um corpo estelar solitário. Mas, ao contrário disso, a maioria das estrelas não é tão anti-social, existindo em parcerias binárias unidas pela gravidade. Esta nova investigação sugere que estas estrelas não vivem apenas juntas; eles também podem morrer juntos. Compreender esta dupla existência pode ser a chave para resolver as origens das camadas de poeira nas supernovas em interação.
“Nosso estudo sugere que muitas estrelas não morrem sozinhas”, disse Ke-Jung Chen, membro da equipe, da Academia Sinica Instituto de Astronomia e Astrofísica (ASIAA). disse em um comunicado. “Sua aparição final pode ser moldada por uma parceria longa e íntima com uma estrela companheira.”
Como algumas estrelas se tornam um dreno
Antes que as estrelas cheguem ao fim de suas vidas, elas entram em uma fase de gigante vermelha de duração relativamente curta. Isso pode fazer com que eles aumentem centenas ou até milhares de vezes seu raio original.
Para um emparelhamento estelar binário, isso leva a uma situação chamada “estouro de lóbulo roche,“que basicamente vê a estrela inchada derramando material sobre sua companheira. No entanto, nem todo esse material é capturado pela estrela companheira, escapando para formar um vasto casulo em torno das estrelas binárias.
Quando a estrela evoluída e inchada chega ao fim da sua vida e “se transforma em nova”, as ondas de choque ondulam e atingem este casulo de matéria a velocidades de milhares de quilómetros por segundo. A energia cinética se transforma em luz, criando uma supernova interagindo estranha e intensamente brilhante.
Isso deixa uma questão óbvia, no entanto. Se os binários estelares são tão comuns e se tornam ainda mais comuns para estrelas massivas o suficiente para se transformarem em supernovas, por que as supernovas em interação não são mais comuns?
Acontece que, assim como na comédia, o segredo é… o tempo.
Chen e seus colegas realizaram centenas de simulações computacionais de transferência de massa entre estrelas binárias e descobriram que a chave para gerar uma supernova interativa é quando esta transferência de massa ocorre no final da vida das estrelas.
Se a transferência de massa ocorrer demasiado cedo, digamos, milhões de anos antes da explosão final da supernova, a equipa descobriu que o material se espalha para longe das estrelas binárias, dissipando o casulo circundante. Para que o casulo permaneça à espera das ondas de choque, a transferência de massa tem de ocorrer apenas alguns milhares de anos antes dos estertores finais da morte explosiva de uma das estrelas binárias.
“Descobrimos que as estrelas binárias podem preparar o terreno para a interação de supernovas com um timing notável”, disse o membro da equipa Sung-Han Tsai da ASIAA. “A estrela companheira ajuda a criar um casulo denso em torno da estrela moribunda pouco antes da explosão, fornecendo o combustível que alimenta estes fogos de artifício cósmicos.”
A investigação da equipa mostra que existem muitas maneiras de as estrelas morrerem, e estes destinos explosivos são determinados pela forma como viveram.
A pesquisa da equipe foi publicada em 30 de junho no As cartas do jornal astrofísico.
