p Uma equipe mundial liderada por cientistas da UC Santa Barbara no Observatório Las Cumbres descobriu a primeira evidência convincente de um novo tipo de explosão estelar - uma supernova de captura de elétrons. Embora tenham sido teorizados por 40 anos, exemplos do mundo real têm sido evasivos. Pensa-se que surgem das explosões de estrelas maciças de ramos gigantes superassintóticos (SAGB), para o qual também há evidências escassas. A descoberta, publicado em Astronomia da Natureza , também lança uma nova luz sobre o mistério milenar da supernova de 1054 d.C. que era visível em todo o mundo durante o dia, antes de eventualmente se tornar a Nebulosa do Caranguejo. p Historicamente, as supernovas se dividem em dois tipos principais:colapso termonuclear e do núcleo de ferro. Uma supernova termonuclear é a explosão de uma estrela anã branca após ganhar matéria em um sistema estelar binário. Essas anãs brancas são os núcleos densos de cinzas que permanecem depois que uma estrela de baixa massa (uma com cerca de 8 vezes a massa do Sol) atinge o fim de sua vida. Uma supernova de colapso do núcleo de ferro ocorre quando uma estrela massiva - uma com mais de cerca de 10 vezes a massa do Sol - fica sem combustível nuclear e seu núcleo de ferro colapsa, criando um buraco negro ou estrela de nêutrons. Entre esses dois tipos principais de supernovas estão as supernovas de captura de elétrons. Essas estrelas param de fusão quando seus núcleos são feitos de oxigênio, néon e magnésio; eles não são maciços o suficiente para criar ferro.

p Enquanto a gravidade está sempre tentando esmagar uma estrela, o que impede a maioria das estrelas de entrar em colapso é a fusão contínua ou, em núcleos onde a fusão parou, o fato de que você não pode compactar os átomos com mais força. Em uma supernova de captura de elétrons, alguns dos elétrons no núcleo de oxigênio-neônio-magnésio são esmagados em seus núcleos atômicos em um processo denominado captura de elétrons. Essa remoção de elétrons faz com que o núcleo da estrela se curve sob seu próprio peso e entre em colapso, resultando em uma supernova de captura de elétrons.

p Se a estrela fosse um pouco mais pesada, os elementos principais podem ter se fundido para criar elementos mais pesados, prolongando sua vida. Portanto, é uma espécie de situação Cachinhos Dourados reversa:a estrela não é leve o suficiente para escapar do colapso de seu núcleo, nem é pesado o suficiente para prolongar sua vida e morrer mais tarde por meios diferentes.

p Essa é a teoria que foi formulada no início de 1980 por Ken'ichi Nomoto da Universidade de Tóquio e outros. Ao longo das décadas, teóricos formularam previsões sobre o que procurar em uma supernova de captura de elétrons e seus progenitores SAGB. As estrelas devem ter muita massa, perder muito antes de explodir, e essa massa próxima à estrela moribunda deve ter uma composição química incomum. Então, a supernova de captura de elétrons deve ser fraca, tem pouca precipitação radioativa, e têm elementos ricos em nêutrons no núcleo.

p O novo estudo é liderado por Daichi Hiramatsu, um estudante de graduação na UC Santa Barbara e Las Cumbres Observatory (LCO). Hiramatsu é um membro central do Projeto Supernova Global, uma equipe mundial de cientistas usando dezenas de telescópios ao redor e acima do globo. A equipe descobriu que a supernova SN 2018zd tinha muitas características incomuns, alguns dos quais foram vistos pela primeira vez em uma supernova.

p Ajudou o fato de a supernova estar relativamente próxima - apenas 31 milhões de anos-luz de distância - na galáxia NGC 2146. Isso permitiu à equipe examinar imagens de arquivo obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble antes da explosão e detectar a provável estrela progenitora antes dela explodiu. As observações foram consistentes com outra estrela SAGB recentemente identificada na Via Láctea, mas inconsistente com os modelos de supergigantes vermelhos, os progenitores de supernovas normais de colapso do núcleo de ferro.

p Os autores analisaram todos os dados publicados sobre supernovas, e descobri que, embora alguns tivessem alguns dos indicadores previstos para supernovas de captura de elétrons, apenas SN 2018zd tinha todos os seis:um progenitor SAGB aparente, forte perda de massa pré-supernova, uma composição química estelar incomum, uma explosão fraca, pouca radioatividade e um núcleo rico em nêutrons.

p "Começamos perguntando 'o que é isso esquisito?'", Disse Hiramatsu. "Então, examinamos todos os aspectos do SN 2018zd e percebemos que todos eles podem ser explicados no cenário de captura de elétrons."

p As novas descobertas também iluminam alguns mistérios da supernova mais famosa do passado. Em 1054 d.C., uma supernova aconteceu na Galáxia da Via Láctea que, de acordo com registros chineses e japoneses, era tão brilhante que podia ser visto durante o dia por 23 dias, e à noite por quase dois anos. O remanescente resultante, a nebulosa do caranguejo, foi estudado em grande detalhe.

p A Nebulosa do Caranguejo foi anteriormente a melhor candidata para uma supernova de captura de elétrons, mas seu status era incerto em parte porque a explosão aconteceu há quase mil anos. O novo resultado aumenta a confiança de que o SN 1054 histórico foi uma supernova de captura de elétrons. Também explica por que essa supernova era relativamente brilhante em comparação com os modelos:sua luminosidade foi provavelmente aumentada artificialmente pela ejeção da supernova colidindo com o material lançado pela estrela progenitora, como foi visto em SN 2018zd.

p Ken Nomoto, do Kavli IPMU da Universidade de Tóquio, expressou entusiasmo por sua teoria ter sido confirmada. "Estou muito satisfeito que a supernova de captura de elétrons foi finalmente descoberta, que meus colegas e eu previmos existir e ter uma conexão com a Nebulosa do Caranguejo há 40 anos, "disse ele." Aprecio muito os grandes esforços envolvidos na obtenção dessas observações. Este é um caso maravilhoso de combinação de observações e teoria. "

p Hiramatsu acrescentou, "Foi um 'momento eureca' para todos nós que podemos contribuir para fechar o ciclo teórico de 40 anos, e para mim pessoalmente, porque minha carreira em astronomia começou quando eu olhei para as impressionantes fotos do Universo na biblioteca do colégio, uma das quais foi a icônica Nebulosa do Caranguejo tomada pelo Telescópio Espacial Hubble. "

p "O termo Pedra de Roseta é usado com muita frequência como uma analogia quando encontramos um novo objeto astrofísico, "disse Andrew Howell, um cientista da equipe do Observatório Las Cumbres e professor adjunto da UCSB, "mas, neste caso, acho que é apropriado. Esta supernova está literalmente nos ajudando a decodificar registros milenares de culturas de todo o mundo. E está nos ajudando a associar uma coisa que não entendemos totalmente, a nebulosa do caranguejo, com outra coisa que temos registros modernos incríveis de, esta supernova. No processo, ele está nos ensinando sobre física fundamental:como algumas estrelas de nêutrons são feitas, como estrelas extremas vivem e morrem, e sobre como os elementos de que somos feitos são criados e espalhados pelo universo. "Howell também é o líder do Projeto Supernova Global, e Ph.D. do autor principal, Hiramatsu. orientador.