Em setembro de 2021, astrônomos detectaram um fenômeno cósmico sem precedentes: uma supernova batizada de SN2021yfj, localizada a 2,2 bilhões de anos-luz da Terra, que revelou camadas internas de uma estrela massiva de forma nunca observada. Utilizando o Zwicky Transient Facility, na Califórnia, e o Observatório W. M. Keck, no Havaí, pesquisadores identificaram elementos como silício, enxofre e argônio liberados pouco antes da explosão estelar. Essa descoberta, publicada na revista Nature, desafia teorias tradicionais sobre a evolução de estrelas massivas e oferece uma visão única de sua estrutura interna. A supernova, classificada como tipo Ien, expôs materiais profundos da estrela, algo que os cientistas consideraram “quase impossível” até então.
A observação ocorreu no Observatório Palomar, onde a equipe liderada por Steve Schulze, da Universidade Northwestern, notou um aumento rápido de brilho no céu. Inicialmente, os dados levantaram dúvidas sobre a natureza do objeto, mas análises posteriores confirmaram tratar-se de uma explosão estelar singular. O evento sugere que estrelas massivas podem perder quantidades significativas de material antes de explodirem, revelando camadas internas que raramente são vistas.
Essa descoberta abre novas questões sobre como estrelas massivas evoluem e explodem. Abaixo, alguns pontos-chave do evento:
- A supernova SN2021yfj foi detectada a 2,2 bilhões de anos-luz, indicando que a explosão ocorreu há bilhões de anos.
- Elementos como silício, enxofre e argônio, normalmente escondidos, foram observados em uma camada expelida antes da explosão.
- A estrela perdeu cerca de três vezes a massa do Sol ao longo de sua vida, um processo mais extremo do que o esperado.
- A classificação tipo Ien é nova e reflete a presença de elementos pesados em camadas internas.
A pesquisa envolveu cientistas de instituições como a Universidade Northwestern, o Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, e a Universidade Tsinghua, na China. O estudo destaca a importância de observatórios como o Zwicky e o Keck para capturar fenômenos cósmicos raros.
Camadas estelares expostas em detalhes
A supernova SN2021yfj revelou uma estrela que, antes de explodir, já havia perdido suas camadas externas de hidrogênio, hélio e carbono. Isso permitiu que os astrônomos observassem uma concha de silício, enxofre e argônio, elementos formados nas profundezas da estrela. Segundo os pesquisadores, a explosão iluminou essa camada, criando um espetáculo cósmico que desafia o entendimento atual sobre a estrutura estelar.
Estrelas massivas, com até 60 vezes a massa do Sol, funcionam como “cebolas cósmicas”, com camadas de elementos leves na superfície e materiais mais pesados no interior. Durante sua vida, a fusão nuclear converte hidrogênio em hélio e, posteriormente, em elementos mais pesados, como oxigênio, neon e silício. No caso da SN2021yfj, a estrela expeliu uma quantidade significativa de material antes da explosão, algo que os cientistas acreditam ser resultado de instabilidades extremas.
- A estrela perdeu camadas externas ao longo de sua vida, reduzindo sua massa inicial.
- A concha de silício e enxofre foi liberada meses antes da explosão final.
- A colisão do material do núcleo com a concha expelida causou um brilho intenso.
- Esse processo sugere que algumas estrelas passam por perdas de massa mais drásticas do que o previsto.
O fenômeno foi descrito como uma janela única para o interior de uma estrela massiva, algo que os astrônomos raramente conseguem observar diretamente.
Um novo tipo de supernova
A classificação da SN2021yfj como tipo Ien marca um marco na astronomia. Diferentemente de supernovas tipo II, que contêm hidrogênio, ou tipo Ic, que apresentam oxigênio, mas não hidrogênio ou hélio, a tipo Ien é definida pela presença de silício, enxofre e argônio em camadas profundas. Essa descoberta sugere que as estrelas massivas podem seguir caminhos evolutivos mais complexos do que os modelos atuais preveem.
Antes da explosão, a estrela já havia perdido grande parte de sua massa, algo incomum mesmo entre supernovas conhecidas por shedding de material. A equipe estima que a estrela liberou o equivalente a três vezes a massa do Sol ao longo de sua existência, um processo que pode ter sido desencadeado por ventos estelares intensos ou interações com uma estrela companheira.
A análise do espectro da supernova, capturada pelo Observatório Keck, foi essencial para identificar os elementos presentes. Sem esses dados, os astrônomos poderiam não ter percebido a singularidade do evento.
Como a descoberta foi feita
A detecção da SN2021yfj ocorreu graças ao Zwicky Transient Facility, um telescópio de campo amplo que varre o céu em busca de fenômenos transitórios, como supernovas. Em setembro de 2021, a equipe notou um objeto que aumentava rapidamente de brilho. Inicialmente, os dados não eram claros, mas a intervenção de Yi Yang, da Universidade Tsinghua, permitiu a captura de um espectro detalhado no Observatório Keck.
O espectro revelou a presença de elementos incomuns, confirmados por Avishay Gal-Yam, do Instituto Weizmann. A análise mostrou que a supernova era diferente de qualquer outra observada, levando à sua classificação como tipo Ien.
- O Zwicky Transient Facility é conhecido por detectar fenômenos cósmicos rápidos.
- O espectro capturado pelo Keck revelou silício, enxofre e argônio.
- A distância de 2,2 bilhões de anos-luz tornou a observação um desafio técnico.
- A colaboração internacional foi crucial para interpretar os dados.
A descoberta destaca a importância de combinar telescópios de varredura ampla com instrumentos de alta precisão para estudar eventos raros no universo.
Implicações para a astronomia
A supernova SN2021yfj levanta questões sobre os processos que governam a evolução estelar. Os astrônomos ainda não sabem o que causou a perda massiva de material antes da explosão, mas hipóteses incluem ventos estelares extremos, interações com uma estrela companheira ou uma erupção pré-supernova. A teoria mais aceita sugere que a estrela se desestabilizou internamente, expelindo suas camadas externas.
Essa observação desafia os modelos tradicionais de evolução estelar, que não preveem perdas de massa tão extremas. A descoberta também sugere que outras supernovas semelhantes podem ter passado despercebidas devido à dificuldade de capturar espectros detalhados.
- A supernova tipo Ien pode ser mais comum do que se pensava, mas difícil de detectar.
- Observatórios como o Vera C. Rubin podem ajudar a identificar mais casos no futuro.
- A perda de massa extrema sugere novos caminhos na evolução estelar.
- A colaboração entre telescópios foi essencial para o sucesso da descoberta.
A equipe planeja continuar monitorando o céu em busca de eventos semelhantes, na esperança de compreender melhor a frequência e as causas dessas explosões únicas.
Futuro das observações cósmicas
A descoberta da SN2021yfj destaca o potencial de observatórios como o Zwicky e o futuro Vera C. Rubin, que será capaz de detectar milhões de supernovas. No entanto, a identificação de eventos raros como a tipo Ien exige espectroscopia detalhada, algo que nem todos os telescópios podem fornecer.
Os astrônomos esperam que avanços tecnológicos permitam a identificação de mais supernovas com características incomuns. A colaboração internacional e o uso de telescópios complementares continuarão sendo fundamentais para desvendar os mistérios do universo.
- O Vera C. Rubin pode detectar até 1 milhão de supernovas em sua operação.
- A espectroscopia é essencial para identificar elementos em explosões estelares.
- Novas tecnologias podem revelar mais supernovas tipo Ien no futuro.
- A descoberta reforça a importância de investimentos em astronomia observacional.
A SN2021yfj não apenas expandiu o entendimento sobre supernovas, mas também abriu novas perguntas sobre a complexidade das estrelas massivas.
