Uma equipa de astrónomos utilizou os dados recolhidos pelo telescópio Kepler durante a sua missão inicial de 3 anos para detectar, pela primeira vez em luz visível, o intenso flash de radiação libertado quando a onda de choque de uma supernova atinge a superfície de uma estrela super-gigante vermelha.
Representação artística do instante em que a onda de choque de uma supernova atinge a superfície, horas depois do colapso gravitacional do núcleo da estrela. É a partir deste momento que a supernova se torna visível para observadores externos.
Crédito: NASA Ames, STScI/G. Bacon.
A equipa faz parte de um projecto designado por Kepler Extragalactic Survey que tem como objectivo a detecção de supernovas em galáxias distantes. O telescópio observou o mesmo campo de visão, na constelação do Cisne, todos os 30 minutos, durante 3 anos, recolhendo dados sobre 500 galáxias distantes. Em 2011, duas estrelas maciças, super-gigantes vermelhas, explodiram em duas dessas galáxias. A primeira, designada por KSN 2011a, era cerca de 300 vezes maior do que o Sol quando explodiu na sua galáxia hospedeira, a cerca de 700 milhões de anos-luz. A segunda, designada por KSN 2011d, era 500 vezes maior do que o Sol e explodiu numa galáxia a 1.2 mil milhões de anos-luz. Os astrónomos estimam o tamanho das estrelas que explodiram com base nas propriedades das respectivas supernovas.
Ambas as supernovas eram de um tipo particular designado por II-P (lê-se tipo 2-“Plateau”) associadas à explosão de super-gigantes vermelhas com massas entre 8 e 15 vezes a massa solar. O “II” indica que o espectro das supernovas é rico em hidrogénio, proveniente das extensas camadas exteriores da super-gigante vermelha. O “Plateau” refere-se à forma da curva de luz (ver figura seguinte) que, depois de um pico de luminosidade atingido poucos dias depois da explosão, apresenta um “planalto” de luminosidade quase constante durante alguns meses. As observações do Kepler permitiram determinar que os picos de luminosidade foram atingidos em 11 dias e 14 dias, respectivamente, para a KSN2011a e KSN2011d.
As curvas de luz para as duas supernovas observadas pelo Kepler (bolas vermelhas). As medições do Kepler são os pequenos pontos negros. As bolas vermelhas são a mediana de 1 dia de observações. A curva de luz a verde, incluída para comparação, é da supernova SN1999gi, o protótipo do tipo II-P.
Crédito: Garnavich et al.
É impossível, pelo menos por agora, determinar o instante exacto em que o núcleo de uma estrela colapsa dando origem a uma supernova. A mesma dificuldade se põe quando se trata de observar a chegada da onda de choque à superfície e o respectivo flash de radiação. Seria necessário observar continuamente uma estrela suspeita e esperar que o evento ocorresse em breve, à escala humana. Ora, o Kepler mediu o brilho dos objectos no campo de visão a cada 30 minutos e, no conjunto das 500 galáxias estudadas, manteve debaixo de olho um total de 50 milhões de milhões de estrelas, aumentando consideravelmente a probabilidade de observar um flash cuja duração é de apenas alguns minutos. Com esta estratégia engenhosa, e um pouco de sorte à mistura, os astrónomos conseguiram observar o flash da KSN2011d com uma duração de apenas 20 minutos e que transformou a estrela progenitora numa bola de fogo 7 mil vezes mais luminosa.
Detecção do flash de radiação devido à chegada da onda de choque à superfície da super-gigante vermelha (pico a verde). A linha 0.0, antes do pico corresponde ao brilho da super-gigante pré-explosão. Do lado esquerdo, podem ver-se dados reais do Kepler, do lado direito, uma simulação do que deveria ser visto pelo Kepler para uma supernova de tipo II-P.
Crédito: Garnavich et al.
Curiosamente, não foi observado um flash similar para a KSN2011a, apesar das explosões terem libertado uma quantidade de energia similar. A análise sugere que o flash deverá ter ocorrido mas terá sido “abafado” por material circum-estelar denso.
(O momento em que a onda de choque da supernova atinge a superfície da super-gigante vermelha. O plasma é aquecido a temperaturas de milhões de Kelvin e dá origem a um flash intenso de radiação X, ultravioleta e visível que dura apenas alguns minutos. A estrela, originalmente 20 mil vezes o do Sol, é transformada numa bola de fogo 130 milhões de vezes mais luminosa do que o Sol.)
(Fonte: NASA, mais sobre supernovas de colapso gravitacional do núcleo)
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