A explosão de uma estrela é um evento violento. Geralmente envolve uma estrela com mais de oito vezes a massa do nosso Sol que esgota seu combustível nuclear e sofre um colapso do núcleo, desencadeando uma única explosão poderosa.
Mas um tipo mais raro de supernova envolve um tipo diferente de estrela —um resquício estelar chamado anã branca— e uma dupla detonação. E, pela primeira vez, há evidências fotográficas dos restos de uma estrela que passou por isso. O achado é descrito em um estudo publicado nesta quarta-feira (2) na revista Nature Astronomy.
As explosões consecutivas destruíram uma anã branca com uma massa quase igual à do Sol. Ela ficava a cerca de 160 mil anos-luz da Terra na direção da constelação de Dorado, em uma galáxia próxima à Via Láctea chamada Grande Nuvem de Magalhães. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, 9,5 trilhões de quilômetros.
A explosão, que ocorreu há cerca de 300 anos, teria envolvido a interação entre uma anã branca e uma outra estrela em uma órbita próxima —outra anã branca ou uma estrela incomum rica em hélio—, ou seja, um sistema binário.
A anã branca primária, por meio de sua força gravitacional, começaria a sugar o hélio de sua companheira. O hélio na superfície da anã branca em algum momento se tornaria tão quente e denso que detonaria, produzindo uma onda de choque que comprimiria e inflamaria o núcleo subjacente da estrela e desencadearia uma segunda detonação.
“Nada resta. A anã branca está completamente destruída”, disse Priyam Das, estudante de doutorado em astrofísica na Universidade de New South Wales Canberra, na Austrália, autor principal do estudo.
“O intervalo de tempo entre as duas detonações é essencialmente determinado pelo tempo que leva para a detonação do hélio viajar de um polo da estrela até o outro lado. São apenas dois segundos”, afirmou o astrofísico e coautor do estudo Ivo Seitenzahl, cientista visitante na Universidade Nacional da Austrália em Canberra.
Os pesquisadores utilizaram o instrumento Muse (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), do VLT (Very Large Telescope) do Observatório Europeu do Sul, no Chile, para mapear a distribuição de diferentes elementos químicos nos resquícios da supernova. O cálcio é visto em azul na imagem —um anel externo causado pela primeira detonação e um anel interno decorrente da segunda.
Essas duas camadas de cálcio representam “a evidência perfeita do mecanismo de detonação dupla”, disse Das. “Podemos chamar isso de astronomia forense, já que estamos estudando os restos mortais de estrelas para entender o que causou sua morte.”
Estrelas com até oito vezes a massa do nosso Sol parecem destinadas a se tornar anãs brancas. No fim, elas consomem todo o hidrogênio que utilizam como combustível. A gravidade então faz com que colapsem e expulsem suas camadas externas em um estágio de “gigante vermelha”, deixando para trás um núcleo compacto —a anã branca. A grande maioria delas não explode como supernovas.
Embora os cientistas soubessem da existência de supernovas do tipo descrito no estudo, não havia evidência visual clara da detonação dupla. Essas supernovas são importantes em termos de química celeste, pois forjam elementos mais pesados como cálcio, enxofre e ferro.
“Isso é essencial para compreender a evolução química galáctica, incluindo os blocos de construção dos planetas e da vida”, disse Das.
Uma camada de enxofre também foi identificada nas novas observações do resultado da supernova. O ferro é uma parte crucial da composição planetária da Terra e, é claro, um componente das células vermelhas do sangue humano.
Além de sua importância científica, a imagem oferece valor estético.
“É lindo”, disse Seitenzahl. “Estamos vendo o processo de nascimento dos elementos na morte de uma estrela. O Big Bang só produziu hidrogênio, hélio e lítio. Aqui vemos como o cálcio, o enxofre ou o ferro são produzidos e dispersados de volta para a galáxia hospedeira, um ciclo cósmico da matéria.”