O Telescópio Espacial James Webb descobre uma das primeiras supernovas ‘verdadeiramente gigantescas’ já vistas
As supernovas no universo primitivo simplesmente atingiram de forma diferente. Principalmente quando a estrela que explodiu era um monstro estelar com 20 vezes a massa do Sol.
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram uma das supernovas mais distantes e, portanto, as mais antigas destruidoras de estrelas já vistas. Esta explosão, que abalou o cosmos cerca de 2 mil milhões de anos depois o Big Bangmarcou a morte de uma estrela monstruosa.
Esta supernova, detetada como parte do programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), poderá ajudar os cientistas a adicionar mais detalhes à imagem cósmica da vida e da morte estelar que estão atualmente a construir.
A supernova, designada AT 2023adsv, entrou em erupção há cerca de 11,4 mil milhões de anos numa enorme galáxia primitiva. Curiosamente, esta explosão estelar pode ser um pouco diferente das supernovas que ocorreram mais recentemente no universo local. Em particular, a explosão de alta energia parece ter sido excessivamente violenta.
“As primeiras estrelas eram consideravelmente diferentes das estrelas de hoje. Elas eram massivas, eram quentes e tinham explosões verdadeiramente gigantescas”, disse David Coulter, membro da equipe JADES e pesquisador do Space Telescope Science Institute (STScI), na 245ª reunião do American Telescope Science Institute (STScI). Astronomical Society (AAS) em National Harbor, Maryland, na segunda-feira (13 de janeiro). “Não sabemos quantos [supernovas] o JWST encontrará, mas podemos começar a avançar para o início destas primeiras estrelas e esperar ver as suas explosões.”
Uma história de vida estelar, morte e renascimento
O universo primitivo era relativamente enfadonho comparado ao cosmos moderno, especialmente quando se considera o seu conteúdo químico. Isso porque era em grande parte hidrogênio, o elemento mais leve e simples, com um pouco de hélio, o segundo elemento mais leve. Existia no universo infantil apenas um punhado de elementos mais pesados, que os astrônomos chamam de forma um tanto confusa de “metais”.
A primeira geração de estrelas, conhecidas como estrelas da População III (talvez não estrelas da População I, como seria de esperar), nasceu de manchas excessivamente densas nesta sopa cósmica com ingredientes leves. Essas estrelas começaram a fundir hidrogênio e hélio em elementos mais pesados.
Quando as estrelas mais massivas (com massas superiores a 8 vezes a do Sol) atingiram o fim dos seus fornecimentos de combustível para a fusão nuclear, os seus núcleos entraram em colapso, criando buracos negros ou estrelas de nêutrons, enquanto suas camadas externas ricas em metal foram destruídas em explosões de supernovas.
Este processo semeou nuvens de hidrogênio e hélio nas primeiras galáxias com elementos pesados. Isto significa que quando manchas demasiado densas nestas nuvens enriquecidas colapsaram para criar novas estrelas, esta segunda geração de estrelas (População II) era mais rica em metais do que a primeira.
Isto se repetiu para dar origem a uma terceira geração de estrelas ainda mais abundantes em metal. Esta é a terceira geração de corpos estelares, estrelas da População I (novamente, não estrelas do Pop III como seria de esperar), à qual a nossa estrela, o solpertence.
No entanto, embora isto possa parecer um caso de repetição da história cósmica, houve algo diferente na primeira ronda de supernovas.
Os cientistas pensam que a natureza pobre em metais destas estrelas teria feito com que vivessem vidas mais curtas. Também teria tornado as explosões de supernovas que marcam o fim destas vidas mais violentas do que as mortes de estrelas descendentes posteriores.
Essas primeiras supernovas deveriam ser incrivelmente brilhantes e, portanto, visíveis para o JWST. Na verdade, a colaboração JADES, que estuda o nascimento e a evolução das primeiras galáxias, até agora detectou mais de 80 supernovas antigas.
“Estudar explosões de supernovas distantes é a única maneira de explorar as estrelas individuais que povoam essas galáxias primitivas”, disse Christa DeCoursey, membro da equipe e pesquisadora da Universidade do Arizona em Tucson, em um comunicado. “O grande número de detecções mais as grandes distâncias a estas supernovas são os dois resultados mais emocionantes da nossa pesquisa.”
Uma supernova inicial com uma reviravolta
A composição química da AT 2023adsv significa que ela se destaca como uma das primeiras supernovas.
“Esta supernova está tão distante e, portanto, tão distante no tempo que quando a luz chegou até nós pela primeira vez, o universo tinha menos de 2 mil milhões de anos”, continuou Coulter. “Isso significa que esta luz viajou 6 mil milhões de anos antes da formação do Sol.
“Portanto, esta Supernova também aconteceu num ambiente que parece consideravelmente diferente do ambiente em que a nossa estrela natal vive hoje.”
Embora AT 2023adsv se assemelhe ao ambiente pobre em metais do universo primitivo em que nasceu a estrela que explodiu para lançá-lo, há uma ou duas reviravoltas.
“Parece ser uma prima próxima das supernovas locais observadas em ambientes igualmente primitivos”, disse Coulter no comunicado. “No entanto, a semelhança pára por aí – 2023adsv parece ter sido uma vez uma estrela particularmente massiva, talvez até 20 vezes a massa do nosso Sol.”
Estrelas de tamanhos tão monstruosos são escassas no universo local e contemporâneo. 2023adsv também explodiu com cerca de duas vezes a energia de uma supernova média desencadeada por estrelas massivas próximas.
“A alta energia de explosão de 2023adsv pode indicar que as propriedades das explosões de supernovas podem ter sido diferentes no universo primitivo, mas precisamos de mais observações para confirmar esta ideia”, disse Takashi Moriya, membro da equipe e teórico do Observatório Astronômico Nacional do Japão.
O JWST ajudará na busca pela explosão cósmica mais antiga e mais distante em 2026, quando NASA está pronto para lançar seu próximo grande telescópio espacial, o Telescópio Espacial Romano Nancy Grace.
As estimativas atuais sugerem que o amplo campo de visão de Roman localizará milhares de supernovas primitivas para o sensível olho infravermelho do JWST apurar e investigar.
A pesquisa da equipe foi apresentada na 245ª reunião da AAS na segunda-feira, e um artigo pré-impresso está disponível no site do repositório arXiv.
Postado originalmente em Espaço.com.
