Uma estrela renegada explodindo em uma galáxia distante forçou os astrônomos a deixar de lado décadas de pesquisa e se concentrar em uma nova espécie de supernova que pode aniquilar totalmente sua estrela-mãe - não deixando nenhum vestígio para trás. O evento de assinatura, algo que os astrônomos nunca haviam testemunhado antes, pode representar a forma como as estrelas mais massivas do Universo, incluindo as primeiras estrelas, morrer.

O satélite Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA) notou pela primeira vez a supernova, conhecido como SN 2016iet, em 14 de novembro, 2016. Três anos de intensas observações de acompanhamento com uma variedade de telescópios, incluindo o telescópio Gemini North e seu espectrógrafo multi-objeto em Maunakea, no Havaí, forneceram perspectivas cruciais sobre a distância e composição do objeto.

"Os dados do Gemini forneceram uma visão mais profunda da supernova do que qualquer uma de nossas outras observações, "disse Edo Berger do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e um membro da equipe de investigação." Isso nos permitiu estudar SN 2016iet mais de 800 dias após sua descoberta, quando diminuiu para um centésimo de seu brilho máximo. "

Chris Davis, diretor de programa da National Science Foundation (NSF), uma das agências patrocinadoras da Gemini, adicionado, "Essas observações notáveis ​​de Gêmeos demonstram a importância de estudar o Universo em constante mudança. Pesquisando os céus em busca de eventos explosivos repentinos, observando-os rapidamente e, tão importante quanto, ser capaz de monitorá-los ao longo dos dias, semanas, meses, e às vezes até anos é fundamental para obter o quadro completo. Em apenas alguns anos, O Large Synoptic Survey Telescope da NSF descobrirá milhares desses eventos, e Gêmeos está bem posicionado para fazer o trabalho de acompanhamento crucial. "

Nesse caso, este olhar profundo revelou apenas fraca emissão de hidrogênio no local da supernova, evidências de que a estrela progenitora de SN 2016iet vivia em uma região isolada com muito pouca formação estelar. Este é um ambiente incomum para uma estrela tão massiva. "Apesar de olhar por décadas para milhares de supernovas, "Berger retomado, "este parece diferente de tudo o que já vimos antes. Às vezes vemos supernovas que são incomuns em um aspecto, mas de outra forma são normais; este é único em todos os sentidos possíveis. "

SN 2016iet tem uma infinidade de esquisitices, incluindo sua duração incrivelmente longa, grande energia, impressões digitais químicas incomuns, e meio ambiente pobre em elementos mais pesados ​​- para os quais não existem análogos óbvios na literatura astronômica.

"Quando percebemos o quão incomum SN 2016iet é, minha reação foi 'Uau - algo deu terrivelmente errado com nossos dados?' ", disse Sebastian Gomez, também do Center for Astrophysics e principal autor da investigação. A pesquisa foi publicada na edição de 15 de agosto da The Astrophysical Journal .

A natureza incomum do SN 2016iet, conforme revelado por Gemini e outros dados, sugerem que começou sua vida como uma estrela com cerca de 200 vezes a massa do nosso Sol - tornando-se uma das explosões de estrela única mais massivas e poderosas já observadas. Evidências crescentes sugerem que as primeiras estrelas nascidas no Universo podem ter tido a mesma massa. Os astrônomos previram que, se esses gigantes mantiverem sua massa ao longo de sua breve vida (alguns milhões de anos), eles morrerão como supernovas de instabilidade de par, que recebe o nome de pares matéria-antimatéria formados na explosão.

A maioria das estrelas massivas termina suas vidas em um evento explosivo que expele matéria rica em metais pesados ​​para o espaço, enquanto seu núcleo colapsa em uma estrela de nêutrons ou buraco negro. Mas as supernovas de instabilidade de pares são uma raça diferente. O núcleo em colapso produz abundante radiação de raios gama, levando a uma produção descontrolada de pares de partículas e antipartículas que eventualmente desencadeiam uma explosão termonuclear catastrófica que aniquila a estrela inteira, incluindo o núcleo.

Modelos de supernovas de instabilidade de par prevêem que ocorrerão em ambientes pobres em metais (termo do astrônomo para elementos mais pesados ​​que hidrogênio e hélio), como galáxias anãs e o Universo primitivo - e a investigação da equipe descobriu exatamente isso. O evento ocorreu a uma distância de um bilhão de anos-luz em uma galáxia anã não catalogada, pobre em metais. "Esta é a primeira supernova em que a massa e o conteúdo de metal da estrela em explosão estão na faixa prevista por modelos teóricos, "Disse Gomez.

Outra característica surpreendente é a localização total do SN 2016iet. A maioria das estrelas massivas nascem em densos aglomerados de estrelas, mas SN 2016iet formou-se isoladamente cerca de 54, 000 anos-luz de distância do centro de sua galáxia anã.

"Como uma estrela tão massiva pode se formar em completo isolamento ainda é um mistério, "disse Gomez." Em nossa vizinhança cósmica local, sabemos apenas de algumas estrelas que se aproximam da massa da estrela que explodiu em SN 2016iet, mas todos eles vivem em aglomerados massivos com milhares de outras estrelas. "Para explicar a longa duração do evento e a lenta evolução do brilho, a equipe avança com a ideia de que a estrela progenitora ejetou matéria em seu ambiente circundante a uma taxa de cerca de três vezes a massa do Sol por ano durante uma década antes de a estrela explodir no esquecimento. Quando a estrela finalmente explodiu, os detritos da supernova colidiram com este material alimentando a emissão do SN 2016iet.

"A maioria das supernovas desaparece e se torna invisível contra o brilho de suas galáxias hospedeiras em alguns meses. Mas, como SN 2016iet é tão brilhante e tão isolada, podemos estudar sua evolução nos próximos anos, "disse Gomez." A ideia de supernovas de instabilidade de pares existe há décadas, "disse Berger." Mas, finalmente, tendo o primeiro exemplo de observação que coloca uma estrela moribunda no regime correto de massa, com o comportamento certo, e em uma galáxia anã pobre em metais é um incrível passo à frente. "

Não faz muito tempo, não se sabia se tais estrelas supermassivas poderiam realmente existir. A descoberta e as observações de acompanhamento do SN 2016iet forneceram evidências claras de sua existência e potencial para afetar o desenvolvimento do Universo inicial. "O papel de Gêmeos nesta incrível descoberta é significativo, "disse Gomez, "pois nos ajuda a entender melhor como o Universo primitivo se desenvolveu após sua 'idade das trevas' - quando nenhuma formação de estrelas ocorreu - para formar o esplendor do Universo que vemos hoje."