Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
Por que algumas estrelas se tornam ‘impostoras de supernovas’? Os astrônomos ainda não sabem ao certo
Olhando para o céu noturno, você pode imaginar uma estrela brilhando, queimando milhares de vezes mais brilhante do que o normal. Isso é uma explosão cósmica – uma supernova! Exceto que não é. A estrela continua viva.
Estas erupções violentas e não fatais podem fazer uma estrela imitar uma verdadeira supernova – levando ao que carinhosamente chamamos de “impostores de supernovas”.
Tentar compreender esses impostores de supernovas é como tentar pesar a produção de um vulcão em fúria sem chegar muito perto. Sabemos que é importante, mas medir a quantidade de material que estas estrelas ejetam e o que as leva a fazê-lo é surpreendentemente difícil.
As formas atuais de medir a perda de massa a partir, digamos, de observações infravermelhas ou de rádio, normalmente apenas nos mostram o que está acontecendo agora. Mas essas estrelas cospem coisas aos trancos e barrancos, e não em um fluxo constante. E quando tentamos calcular a média de tudo entre as populações estelares, perdemos os detalhes interessantes do comportamento individual das estrelas.
Durante décadas, os astrônomos criaram intrincados modelos de computador para prever como as estrelas vivem e morrem. Essas trilhas de evolução estelar são nossas bolas de cristal cósmicas. Mas para estrelas verdadeiramente gigantescas, os modelos muitas vezes falham, incapazes de completar as suas vidas na simulação. Um grande ponto de discórdia? Esta mesma perda eruptiva de massa.
Os modelos incluem uma forma de descrevê-la, imaginando a pressão da luz empurrando o material para fora da estrela, excedendo o seu limite de luminosidade estável – o que os cientistas chamam de condições super-Eddington.
Mas a chave para fazer isto funcionar é um parâmetro de eficiência flutuante – um mostrador que controla a força da explosão. E ninguém sabia onde colocá-lo. Foi um valor crucial e irrestrito, que impediu a nossa compreensão de como estes gigantes cósmicos evoluem.
A luta para modelar com precisão estes fenómenos significa que, apesar das crescentes evidências observacionais de erupções violentas, os mecanismos físicos subjacentes permanecem pouco compreendidos.
Mas os astrônomos são um grupo inteligente. Uma equipe liderada por Shelley J. Cheng no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, juntamente com Charlie Conroy e Jared A. Goldberg, decidiram enfrentar este problema de frente de uma forma novo estudo postado no arXiv.
A ideia deles? Em vez de tentar medir cada pequeno arroto de um único gigante, eles fariam um censo das supergigantes vermelhas em nossos vizinhos galácticos próximos – o que chamamos de populações estelares do Grupo Local. Estas são estrelas massivas em seus estágios finais, inchadas e avermelhadas, brilhando por todo o cosmos. Sabemos onde eles moram. Nós sabemos como eles são.
Rastreios de campo amplo, como o PanSTARRS1 Medium-Deep Survey, revolucionaram a nossa capacidade de detectar estes transientes e explosões luminosas peculiares, ajudando-nos a mapear estes gigantes vermelhos em galáxias distantes. Este poder observacional é crucial para reunir os dados necessários para calibrar a perda de massa eruptiva.
A equipa utilizou modelos sofisticados de evolução estelar MESA, ajustando esse misterioso parâmetro de eficiência para ver o que aconteceu. Então, eles criaram populações estelares simuladas – basicamente, galáxias falsas repletas dessas estrelas modeladas, amostrando diferentes massas e idades iniciais, assim como regiões reais de formação de estrelas.
Eles então compararam as distribuições de brilho previstas para essas estrelas simuladas com observações reais de supergigantes vermelhas no Pequena Nuvem de Magalhãesa Grande Nuvem de Magalhães e a Galáxia de Andrômeda (M31). Era como tentar combinar uma foto borrada de uma multidão com uma fila de suspeitos, ajustando cuidadosamente até que a imagem desse certo.
O que descobriram foi que o parâmetro de eficiência não era apenas um número aleatório. Ele mostrou uma tendência clara e positiva com a metalicidade – a quantidade de elementos pesados incorporados em uma estrela.
Mais elementos pesados, erupções mais violentas. É como adicionar mais bicarbonato de sódio a uma experiência com um vulcão – as coisas ficam mais animadas.
Com esta perda de massa eruptiva calibrada, as estrelas que começam por ser verdadeiramente massivas – cerca de 20 vezes o peso do Sol – são impedidas de se tornarem supergigantes vermelhas nos modelos. Em vez disso, estas estrelas colossais libertam tanta matéria nas suas explosões dramáticas que saltam completamente a fase de supergigante vermelha, evoluindo por um caminho diferente.
Mas o universocomo sempre, tem mais cartas. Esta relação entre perda de massa e metalicidade parece sólida, mas precisamos testá-la em mais galáxias, não apenas nos nossos vizinhos imediatos, para confirmar que a tendência é verdadeiramente generalizada. Simulações futuras também precisarão se aprofundar no âmago da questão: a metalicidade afeta o que desencadeia uma erupção ou a quantidade de material que escapa?
A saga dessas estrelas cuspidoras está longe de terminar. Cada nova explosão de observação, cada modelo refinado, revela outra camada, mostrando-nos quão dinâmica e surpreendente pode ser a vida de uma estrela.
