Os cientistas estão fascinados por uma série de estrelas incomuns explodindo longe de suas galáxias. Uma nova análise de 13 supernovas, incluindo aquelas arquivadas nos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA – está ajudando os astrônomos a explicarem como algumas jovens estrelas explodem mais cedo do que o esperado, e são levadas para um local solitário longe de suas galáxias de origem.

Esse é um mistério complicado de sistemas binários duplos, galáxias em fusão e buracos negros gêmeos que começou em 2000, quando a primeira supernova desse tipo foi descoberta, de acordo com o líder do estudo Ryan Foley, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. “Essa história teve muitas idas e vindas, e eu me surpreendi com cada passo desse caminho”, disse ele. “Nós sabemos que essas estrelas estavam longe da fonte de suas explosões como supernovas e nós queremos saber como elas chegaram onde estão”.

Foley pensou que as estrelas de alguma maneira migraram até o seu ponto final de descanso. Para provar essa ideia, ele estudou dados do Observatório Lick na Califórnia e do Observatório W. M. Keck e do Telescópio Subaru, ambos no Havaí, para determinar com qual velocidade as estrelas viajaram. Para sua surpresa, ele descobriu que as estrelas foram expelidas com aproximadamente a mesma velocidade daquelas estrelas que foram expulsas da nossa Via Láctea pelo seu buraco negro supermassivo central, a mais de 7 milhões de quilômetros por hora. O astrônomo então voltou sua atenção para galáxias velhas na área de supernovas velozes. Estudando as imagens de arquivo do Hubble, ele confirmou que muitas são galáxias elípticas massivas que se fundiram ou que recentemente se fundiram com outras galáxias. As pistas são os restos arrancados de uma galáxia canibalizada. Outras observações fornecem evidências circunstanciais para esses encontros, mostrando que os núcleos de muitas dessas galáxias possuem buracos negros supermassivos ativos abastecidos pela colisão. Muitas das galáxias também residem em densos ambientes no coração dos aglomerados de galáxias, uma área primária para as fusões. As pistas foram fortes linhas de poeira passando pelo centro de algumas dessas galáxias.

A localização das supernovas em relação às antigas galáxias indicam que as estrelas originais deviam ser velhas, também, disse Foley. E se as estrelas eram velhas, então elas deviam ter tido companheiras que forneceram material suficiente para disparar a explosão da supernova.

Como um sistema estelar duplo escapa das bordas de uma galáxia?

A hipótese de Foley é que um par de buracos negros supermassivos nas galáxias em fusão pode fornecer o estilingue gravitacional para enviar as estrelas binárias no espaço intergaláctico. As observações do Hubble revelaram que quase toda galáxia tem um buraco negro massivo em seu centro. De acordo com o cenário de Foley, depois que duas galáxias se fundem, seus buracos negros migram para o centro da nova galáxia, cada um com um aglomerado de estrelas. À medida que os buracos negros dançam, um ao redor, do outro, vagarosamente se aproximam, e uma das estrelas binárias nos buracos negros pode chegar muito próximo do outro buraco negro. Muitas dessas estrelas serão expelidas, e essas estrelas ejetadas nos sistemas binários orbitarão ainda mais perto depois do encontro, que acelerará a fusão.

“Com um buraco negro simples, ocasionalmente, uma estrela irá viajar muito perto e terá uma interação extrema”, disse Foley. “Com dois buracos negros, existem dois reservatórios de estrelas sendo arrastados para perto de outro buraco negro. Isso dramaticamente aumenta a probabilidade que uma estrela é ejetada”. Enquanto que o buraco negro no centro da Via Láctea pode ejetar cerca de uma estrela por século, um buraco negro binário supermassivo pode expelir cerca de 100 estrelas por ano.

Após ser expelida da galáxia, as estrelas binárias se movem mais perto juntas, à medida que suas órbitas continuam a acelerar, o que também acelera o processo de envelhecimento das estrelas binárias. As estrelas binárias provavelmente são anãs brancas, que são relíquias queimadas das estrelas. Eventualmente, as anãs brancas, chegam perto o suficiente que uma delas é arrancada por forças de maré. À medida que o material da estrela morta é rapidamente transferido para a estrela sobrevivente, uma explosão ocorre, causando a supernova.

O tempo que leva para uma dessas estrelas ejetadas explodir é relativamente curto, cerca de 50 milhões de anos. Normalmente, esses tipos de estrelas binárias levam um grande tempo para se fundirem, provavelmente muito maior do que a idade do universo, que é mais de 13 bilhões de anos.

“A interação com os buracos negros reduz o tempo de fusão”, explica Foley.

Enquanto os cientistas acreditam ter encontrado o que causa essas explosões de supernovas, alguns mistérios ainda permanecem sem solução, como por que elas são incomumente fracas. Essas supernovas produzem mais de cinco vezes de cálcio do que em outras explosões estelares. Normalmente, as explosões de supernovas têm energia suficiente para criar muitos elementos mais pesados, como ferro e níquel, ao invés de produzirem elementos mais leves como o cálcio. Contudo, para essas explosões atípicas, a cadeia de fusão para, deixando grande quantidade de cálcio, e pouco ferro.

“Tudo aponta para uma explosão fraca”, disse Foley. “Nós sabemos que essas explosões têm energia cinética menor e menos luminosidade do que as supernovas típicas. Elas também parecem ter menos massa ejetada, ao passo que uma explosão mais energética dehttp://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/28/full/ve desvincular completamente a estrela”.

Fonte:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/28/full/