Dezessete anos atrás, astrônomos testemunharam uma supernova explodir a 40 milhões de anos-luz de distância na galáxia chamada NGC 7424, localizado na constelação sul de Grus, o grou. Agora, no desvanecimento posterior daquela explosão, O Hubble da NASA capturou a primeira imagem de um companheiro sobrevivente de uma supernova. Esta imagem é a evidência mais convincente de que algumas supernovas se originam em sistemas de estrelas duplas.

"Sabemos que a maioria das estrelas massivas estão em pares binários, "disse Stuart Ryder do Observatório Astronômico Australiano (AAO) em Sydney, Austrália e principal autor do estudo. "Muitos desses pares binários irão interagir e transferir gás de uma estrela para outra quando suas órbitas os aproximarem."

A companheira da estrela progenitora da supernova não era um espectador inocente da explosão. Ele sugou quase todo o hidrogênio do envelope estelar da estrela condenada, a região que transporta energia do núcleo da estrela para a atmosfera. Milhões de anos antes que a estrela primária se transformasse em supernova, o roubo do companheiro criou uma instabilidade na estrela primária, fazendo com que ele expelisse episodicamente um casulo e camadas de gás hidrogênio antes da catástrofe.

A supernova, chamado SN 2001ig, é categorizada como uma supernova de envelope despojado do Tipo IIb. Este tipo de supernova é incomum porque a maioria, mas nem todos, do hidrogênio se foi antes da explosão. Este tipo de estrela explodindo foi identificado pela primeira vez em 1987 pelo membro da equipe Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia, Berkeley.

Não está totalmente claro como as supernovas de envelope despojado perdem esse envelope externo. Eles foram originalmente pensados ​​para virem de estrelas individuais com ventos muito rápidos que empurraram os envoltórios externos. O problema era que, quando os astrônomos começaram a procurar as estrelas primárias a partir das quais as supernovas foram geradas, eles não conseguiram encontrá-los para muitas supernovas de envelope despojado.

"Isso foi especialmente bizarro, porque os astrônomos esperavam que fossem as estrelas progenitoras mais massivas e brilhantes, "explicou o membro da equipe Ori Fox do Space Telescope Science Institute em Baltimore." o número absoluto de supernovas de envelope despojado é maior do que o previsto. "Esse fato levou os cientistas a teorizar que muitas das estrelas primárias estavam em sistemas binários de massa inferior, e eles se propuseram a prová-lo.

Procurar um companheiro binário após a explosão de uma supernova não é uma tarefa fácil. Primeiro, tem que estar a uma distância relativamente próxima da Terra para que o Hubble veja uma estrela tão fraca. SN 2001ig e seu companheiro estão quase nesse limite. Dentro dessa faixa de distância, poucos supernovas explodem. Ainda mais importante, os astrônomos precisam saber a posição exata por meio de medições muito precisas.

Em 2002, logo após a explosão do SN 2001ig, cientistas identificaram a localização precisa da supernova com o Very Large Telescope do European Southern Observatory (VLT) em Cerro Paranal, Chile. Em 2004, eles então seguiram com o Observatório Gemini Sul em Cerro Pachón, Chile. Esta observação primeiro sugeriu a presença de um companheiro binário sobrevivente.

Sabendo as coordenadas exatas, Ryder e sua equipe conseguiram concentrar o Hubble naquele local 12 anos depois, conforme o brilho da supernova diminuía. Com a resolução requintada e capacidade ultravioleta do Hubble, eles foram capazes de encontrar e fotografar o companheiro sobrevivente - algo que apenas Hubble poderia fazer.

Antes da explosão da supernova, a órbita das duas estrelas em torno uma da outra durou cerca de um ano.

Quando a estrela primária explodiu, teve muito menos impacto sobre o companheiro sobrevivente do que se poderia pensar. Imagine um caroço de abacate - representando o núcleo denso da estrela companheira - embutido em uma sobremesa de gelatina - representando o envelope gasoso da estrela. Conforme uma onda de choque passa, a gelatina pode esticar temporariamente e oscilar, mas o caroço do abacate permaneceria intacto.

Em 2014, Fox e sua equipe usaram o Hubble para detectar a companheira de outra supernova Tipo IIb, SN 1993J. Contudo, eles capturaram um espectro, não uma imagem. O caso de SN 2001ig é a primeira vez que um companheiro sobrevivente foi fotografado. "Finalmente fomos capazes de pegar o ladrão estelar, confirmando nossas suspeitas de que um tinha que estar lá, "disse Filippenko.

Talvez até metade de todos os supernovas de envelope despojado tenham companheiros - a outra metade perde seus envelopes externos por causa dos ventos estelares. Ryder e sua equipe têm o objetivo final de determinar com precisão quantas supernovas com envelopes despojados têm companheiros.

Seu próximo esforço é olhar para supernovas de envelope completamente despojado, em oposição a SN 2001ig e SN 1993J, que foram apenas cerca de 90 por cento despojados. Essas supernovas de envelope completamente despojado não têm muita interação de choque com o gás no ambiente estelar circundante, já que seus envelopes externos foram perdidos muito antes da explosão. Sem interação de choque, eles desaparecem muito mais rápido. Isso significa que a equipe terá que esperar apenas dois ou três anos para procurar companheiros sobreviventes.

No futuro, eles também esperam usar o Telescópio Espacial James Webb para continuar suas pesquisas.

O artigo sobre o trabalho atual desta equipe foi publicado em 28 de março de 2018, no Astrophysical Journal .