Nota de Imprensa

Identificada Bomba Relógio Estelar em Contagem Decrescente

Astrónomos encontram suspeito principal de uma Supernova de Tipo Ia

17 de Novembro de 2009

Utilizando o Very Large Telescope do ESO, com uma capacidade de obter imagens tão nítidas como se fossem obtidas a partir do espaço, os astrónomos construíram o primeiro filme de uma invulgar concha de matéria ejectada por uma “estrela vampiro” que, em Novembro de 2000, sofreu uma explosão depois de ter sugado parte da matéria da sua estrela companheira. Os astrónomos conseguiram determinar a distância e o brilho intrínseco do objecto em explosão. Pensa-se que este sistema de estrela dupla é um candidato principal, longamente procurado, a progenitor de estrelas em explosão conhecidas como supernovas de tipo Ia, objectos estes que são cruciais nos estudos de energia escura.

“Um dos principais problemas na astronomia moderna é o facto de ainda não sabermos exactamente que tipo de sistema estelar explode sob a forma de supernova de tipo Ia,” diz Patrick Woudt, da Universidade da Cidade do Cabo, autor principal do artigo que descreve estes resultados. “O que é aborrecido, uma vez que estas supernovas têm um papel determinante no sentido de mostrar que a expansão do Universo está actualmente em aceleração, devido à energia escura.”

Os astrónomos estudaram o objecto conhecido como V445 na constelação de Puppis (Popa) com bastante rigor. V445 Puppis é a primeira, e até agora a única, nova que não mostra evidências de hidrogénio. Faculta-nos a primeira evidência de uma explosão na superfície de uma anã branca dominada por hélio. “Isto é crucial, já que sabemos que as supernovas de tipo Ia apresentam um défice de hidrogénio,” diz o co-autor Danny Steeghs, da Universidade de Warwick, Reino Unido, “e a estrela companheira da V445 Puppis também apresenta deficiência em hidrogénio, contribuindo principalmente com hélio para a anã branca.”

Em Novembro de 2000, este sistema sofreu uma explosão do tipo nova, tornando-se 250 vezes mais brilhante que anteriormente e ejectando uma grande quantidade de matéria para o espaço.

A equipa de astrónomos utilizou o instrumento de óptica adaptativa NACO [1], montado no Very Large Telescope do ESO (VLT), para obter imagens muito nítidas da V445 Puppis durante um período de dois anos. As imagens mostram uma concha bipolar, inicialmente com uma cintura muito fina, e com lóbulos de cada lado. Dois nodos observados em ambos os extremos da concha, parecem deslocar-se cerca de 30 milhões de quilómetros por hora. A concha - diferente de todas as observadas até agora em novas - encontra-se ela própria em movimento, deslocando-se cerca de 24 milhões de quilómetros por hora. As duas estrelas centrais estão obscurecidas por um disco espesso de poeira, que parece ter sido formado durante a última explosão.

“O incrível detalhe com que podemos observar escalas tão pequenas - cerca de cem milésimas de segundos de arco, o que equivale ao tamanho aparente de uma moeda de um euro vista a cerca de 40 quilómetros de distância - é apenas possível graças à tecnologia de óptica adaptativa disponível em grandes telescópios terrestres como o VLT do ESO,” diz Steeghs.

Uma supernova é um dos processos pelo qual uma estrela termina a sua vida, explodindo numa mostra grandiosa de fogos de artifício. Uma família de supernovas, chamadas supernovas de tipo Ia, desperta particular interesse no campo da cosmologia já que estes objectos podem ser usados como “velas padrão”  no cálculo de distâncias no Universo [2]. Utilizam-se por isso para calibrar a expansão em aceleração, que se deve à energia escura.

Uma característica que define as supernovas de tipo Ia é a falta de hidrogénio no seu espectro. Sabe-se, no entanto, que o hidrogénio é o elemento químico mais abundante no Universo. Tais supernovas serão, muito provavelmente, produzidas em sistemas compostos por duas estrelas, onde uma delas é o produto final da vida de estrelas do tipo do Sol, as anãs brancas [3]. Quando estas anãs brancas se comportam como vampiros estelares sugando matéria da estrela companheira, acabam por se tornar mais pesadas que determinado limite, o que as torna instáveis e consequentemente explodem [4].

O acumular desta matéria a mais não é um processo simples. À medida que a anã branca canibaliza a sua presa, a matéria acumula-se na sua superfície. Se esta camada se tornar demasiado densa,  a estrela torna-se instável e irrompe como uma nova. Estas mini-explosões controladas ejectam parte do material acumulado de volta ao espaço. Portanto, a pergunta crucial é saber se a anã branca consegue acumular peso apesar destas explosões, ou seja, se alguma da matéria retirada à estrela companheira permanece na anã branca, de modo a que ela se torne eventualmente suficientemente pesada para explodir como supernova.

Combinando as imagens do NACO com dados obtidos por vários outros telescópios [5] os astrónomos puderam determinar a distância ao sistema - a cerca de 25 000 anos-luz  de distância do Sol - e o seu brilho intrínseco - mais de 10 000 vezes mais brilhante que o Sol. Estes valores indicam que a anã branca vampiro deste sistema tem uma massa elevada, que está próxima do limite fatal e ao mesmo tempo continua a ser alimentada a elevada taxa pela sua companheira. “Se a V445 Puppis vai eventualmente explodir como supernova, ou se a actual explosão de nova já fez com que esse fenómeno não se produza ao ejectar demasiada matéria de volta ao espaço é algo que ainda não sabemos,” diz Woudt. “No entanto, temos um muito bom candidato a futura supernova de tipo Ia!”

Notas

[1] A óptica adaptativa é uma técnica que permite aos astrónomos obter uma imagem de um objecto livre da turbulência atmosférica. Veja a página do ESO sobre óptica adaptativa:
http://www.eso.org/public/teles-instr/technology/adaptive_optics.html

[2] Ver por exemplo http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html

[3] As anãs brancas representam o produto final da evolução de estrelas com massas iniciais não superiores a algumas massas solares. Uma anã branca é composta por um núcleo estelar em final de combustão, abandonado quando uma estrela como o Sol ejecta as camadas exteriores no final da sua vida activa. Este núcleo é composto essencialmente por carbono e oxigénio. Este processo normalmente dá origem à formação de uma nebulosa planetária.

[4] Este limite de Chandrasekhar, assim chamado devido ao físico indiano Subrahmanyan Chandrasekhar, é quase 1.4 vezes a massa do Sol. Quando a anã branca atinge uma massa superior a este limite, ou sugando matéria de uma estrela companheira ou juntando-se com outra anã branca, transforma-se numa bomba termonuclear que queimará carbono e oxigénio de maneira explosiva.

[5] A equipa utilizou também o instrumento SOFI montado no New Technology Telescope do ESO, o espectrógrafo IMACS do telescópio Magellan Baade  de 6.5 metros, e a Infrared Survey Facility e a câmara SIRIUS na estação Sutherland do Observatório Astronómico da África do Sul.

Informações adicionais

Esta trabalho foi apresentado num artigo que sairá a 20 de Novembro de 2009 na revista da especialidade Astrophysical Journal, vol. 706, p. 738 (“The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis”, por P. A. Woudt et al.).

A equipa é composta por P. A. Woudt e B. Warner (Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul), D. Steeghs e T. R. Marsh (Universidade de Warwick, Reino Unido), M. Karovska e G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot e G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, Holanda), T. Nagayama (Universidade de Kyoto, Japão), D. P. Smits (Universidade da África do Sul, África do Sul), e T. O’Brien (Universidade de Manchester, Reino Unido).

O ESO, o Observatório do Sul Europeu, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 14 países: Áustria, Alemanha, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Itália, Holanda, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

• Artigo Científico: http://arxiv.org/abs/0910.1069

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Cape Town, South Africa
Tel: +27 21 650 5830
Email: Patrick.Woudt@uct.ac.za

Danny Steeghs
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Warwick, UK
Tel: +44 (0)2476 573873
Telm: +44 (0)78 45555979
Email: D.T.H.Steeghs@warwick.ac.uk

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso0943, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.