"Somos feitos de estrelas, "disse o astrônomo Carl Sagan, a famosa frase. As reações nucleares que aconteceram em estrelas antigas geraram muito do material que compõe nossos corpos, nosso planeta e nosso sistema solar. Quando as estrelas explodem em mortes violentas chamadas supernovas, esses elementos recém-formados escapam e se espalham pelo universo.

Uma supernova em particular está desafiando os modelos dos astrônomos de como as estrelas em explosão distribuem seus elementos. A supernova SN 2014C mudou drasticamente na aparência ao longo de um ano, aparentemente porque ele jogou fora muito material no final de sua vida. Isso não se encaixa em nenhuma categoria reconhecida de como uma explosão estelar deve acontecer. Para explicar isso, os cientistas devem reconsiderar as idéias estabelecidas sobre como estrelas massivas vivem suas vidas antes de explodir.

"Esta 'supernova camaleônica' pode representar um novo mecanismo de como estrelas massivas entregam elementos criados em seus núcleos para o resto do universo, "disse Raffaella Margutti, professor assistente de física e astronomia na Northwestern University em Evanston, Illinois. Margutti liderou um estudo sobre a supernova SN 2014C publicado esta semana no Astrophysical Journal .

Um mistério de supernova

Os astrônomos classificam as estrelas em explosão com base na presença ou não de hidrogênio no evento. Enquanto as estrelas começam suas vidas com a fusão do hidrogênio em hélio, grandes estrelas que se aproximam da morte de uma supernova ficaram sem hidrogênio como combustível. As supernovas nas quais muito pouco hidrogênio está presente são chamadas de "Tipo I". Aqueles que têm uma abundância de hidrogênio, que são mais raros, são chamados de "Tipo II".

Mas SN 2014C, descoberto em 2014 em uma galáxia espiral a cerca de 36 milhões a 46 milhões de anos-luz de distância, é diferente. Ao observá-lo em comprimentos de onda ópticos com vários telescópios terrestres, astrônomos concluíram que SN 2014C se transformou de uma supernova Tipo I em uma supernova Tipo II depois que seu núcleo entrou em colapso, conforme relatado em um estudo de 2015 liderado por Dan Milisavljevic no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts. As observações iniciais não detectaram hidrogênio, mas, depois de cerca de um ano, estava claro que as ondas de choque que se propagavam a partir da explosão estavam atingindo uma casca de material dominado por hidrogênio fora da estrela.

No novo estudo, Satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, com sua capacidade única de observar a radiação na faixa de energia dos raios X rígidos - os raios X de mais alta energia - permitiu aos cientistas observar como a temperatura dos elétrons acelerada pelo choque da supernova mudou ao longo do tempo. Eles usaram essa medição para estimar a rapidez com que a supernova se expandiu e quanto material está na camada externa.

Para criar este shell, SN 2014C fez algo verdadeiramente misterioso:jogou fora muito material - principalmente hidrogênio, mas também elementos mais pesados ​​- décadas a séculos antes de explodir. Na verdade, a estrela ejetou o equivalente à massa do sol. Normalmente, as estrelas não jogam material fora tão tarde em suas vidas.

"Expulsar este material tarde na vida é provavelmente uma forma de as estrelas fornecerem elementos, que eles produzem durante suas vidas, de volta ao seu ambiente, "disse Margutti, membro do Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Northwestern.

Os observatórios Chandra e Swift da NASA também foram usados ​​para pintar ainda mais o quadro da evolução da supernova. A coleção de observações mostrou que, surpreendentemente, a supernova brilhou em raios-X após a explosão inicial, demonstrando que deve haver uma casca de material, anteriormente ejetado pela estrela, que as ondas de choque haviam atingido.

Teorias existentes desafiadoras

Por que a estrela liberaria tanto hidrogênio antes de explodir? Uma teoria é que há algo faltando em nossa compreensão das reações nucleares que ocorrem nos núcleos de massa, estrelas com tendência a supernovas. Outra possibilidade é que a estrela não morreu sozinha - uma estrela companheira em um sistema binário pode ter influenciado a vida e a morte incomum do progenitor de SN 2014C. Essa segunda teoria se encaixa na observação de que cerca de sete em cada dez estrelas massivas têm companheiras.

O estudo sugere que os astrônomos deveriam prestar atenção à vida de estrelas massivas nos séculos antes de explodirem. Os astrônomos também continuarão monitorando as consequências desta supernova desconcertante.

"A noção de que uma estrela poderia expelir uma quantidade tão grande de matéria em um curto intervalo é completamente nova, "disse Fiona Harrison, Investigador principal do NuSTAR baseado na Caltech em Pasadena. "É um desafio às nossas ideias fundamentais sobre como as estrelas massivas evoluem, e eventualmente explodir, distribuindo os elementos químicos necessários para a vida. "