Detecção de uma supernova com uma assinatura química incomum por uma equipe de astrônomos liderados por Juna Kollmeier de Carnegie - e incluindo Nidia Morrell de Carnegie, Anthony Piro, Mark Phillips, e Josh Simon - pode ser a chave para resolver o mistério de longa data que é a fonte dessas violentas explosões. As observações feitas pelos telescópios de Magalhães no Observatório Las Campanas de Carnegie, no Chile, foram cruciais para detectar a emissão de hidrogênio que torna esta supernova, chamado ASASSN-18tb, tão distinto.

Seu trabalho é publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

As supernovas do tipo Ia desempenham um papel crucial em ajudar os astrônomos a entender o universo. Seu brilho permite que sejam vistos a grandes distâncias e usados ​​como marcadores de milhas cósmicas, que ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2011. Além disso, suas violentas explosões sintetizam muitos dos elementos que constituem o mundo que nos rodeia, que são ejetados na galáxia para gerar futuras estrelas e sistemas estelares.

Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, quase nunca é visto em explosões de supernovas Tipo Ia. Na verdade, a falta de hidrogênio é uma das características definidoras desta categoria de supernovas e é considerada uma pista chave para entender o que veio antes de suas explosões. É por isso que ver as emissões de hidrogênio provenientes desta supernova foi tão surpreendente.

As supernovas do tipo Ia se originam da explosão termonuclear de uma anã branca que faz parte de um sistema binário. Mas o que exatamente desencadeia a explosão da anã branca - o núcleo morto deixado depois que uma estrela semelhante ao Sol esgota seu combustível nuclear - é um grande enigma. A ideia predominante é que, a anã branca ganha matéria de sua estrela companheira, um processo que pode eventualmente desencadear a explosão, mas se esta é a teoria correta tem sido debatido acaloradamente por décadas.

Isso levou a equipe de pesquisa por trás deste artigo a iniciar uma grande pesquisa de supernovas Tipo Ia - chamada 100IAS - que foi lançada quando Kollmeier estava discutindo a origem dessas supernovas com os co-autores do estudo Subo Dong da Universidade de Pequim e Doron Kushnir do Instituto Weizmann da Ciência quem, junto com o colega de Weizmann, Boaz Katz, apresentou uma nova teoria para explosões do tipo Ia que envolve a colisão violenta de duas anãs brancas.

Os astrônomos estudam avidamente as assinaturas químicas do material ejetado durante essas explosões, a fim de compreender o mecanismo e os atores envolvidos na criação de supernovas Tipo Ia.

Nos últimos anos, os astrônomos descobriram um pequeno número de supernovas do tipo Ia raras que são envoltas em uma grande quantidade de hidrogênio - talvez tanto quanto a massa do nosso sol. Mas em vários aspectos, ASASSN-18tb é diferente desses eventos anteriores.

"É possível que o hidrogênio que vemos ao estudar ASASSN-18tb seja como essas supernovas anteriores, mas existem algumas diferenças marcantes que não são tão fáceis de explicar, "disse Kollmeier.

Primeiro, em todos os casos anteriores, essas supernovas Tipo Ia encobertas por hidrogênio foram encontradas em jovens, galáxias formadoras de estrelas onde uma abundância de gás rico em hidrogênio pode estar presente. Mas ASASSN-18tb ocorreu em uma galáxia consistindo de estrelas antigas. Segundo, a quantidade de hidrogênio ejetada por ASASSN-18tb é significativamente menor do que aquela observada em torno das outras supernovas Tipo Ia. Provavelmente equivale a cerca de um centésimo da massa do nosso sol.

"Uma possibilidade empolgante é que estamos vendo material sendo retirado da estrela companheira da anã branca em explosão enquanto a supernova colide com ela, "disse Anthony Piro." Se for este o caso, seria a primeira observação de tal ocorrência. "

"Há uma década que procuro esta assinatura!" disse o co-autor Josh Simon. "Finalmente encontramos, mas é tão raro, que é uma peça importante do quebra-cabeça para resolver o mistério de como as supernovas Tipo Ia se originam. "

Nidia Morrell estava observando naquela noite, e ela imediatamente reduziu os dados provenientes do telescópio e os distribuiu para a equipe, incluindo o doutorado. estudante Ping Chen, que trabalha no 100IAS para sua tese e Jose Luis Prieto da Universidad Diego Portales, um observador veterano de supernova. Chen foi o primeiro a notar que este não era um espectro típico. Todos ficaram completamente surpresos com o que viram no espectro do ASASSN-18 TB.

"Fiquei chocado, e pensei comigo mesmo 'isso poderia realmente ser hidrogênio?' ", lembrou Morrell.

Para discutir a observação, Morrell se encontrou com o membro da equipe Mark Phillips, um pioneiro em estabelecer a relação - informalmente nomeada em sua homenagem - que permite que as supernovas do Tipo Ia sejam usadas como governantes padrão. Phillips estava convencido:"É hidrogênio que você encontrou; nenhuma outra explicação possível."

"Este é um programa de supernova não convencional, mas eu sou um observador não convencional - um teórico, na verdade ", disse Kollmeier." É um projeto extremamente doloroso para a nossa equipe. Observar essas coisas é como pegar uma faca, porque, por definição, eles ficam cada vez mais fracos com o tempo! Só é possível em um lugar como Carnegie, onde o acesso aos telescópios de Magalhães nos permite fazer um trabalho demorado e às vezes árduo, mas experimentos cósmicos extremamente importantes. Sem dor, sem ganho. "