Estudo de nova classe de supernovas pode explicar cálcio dos ossos

Um par deste tipo de supernova seria suficiente para produzir a cada cem anos a grande abundância de cálcio observada na Via Láctea.

taniager

19 Maio 2010 | 21h21

Uma teoria deste novo sistema de explosão é que uma anã branca rouba hélio de uma companheira até que a ladra de massa fica muito quente e densa, e então ocorre uma explosão nuclear. O hélio é transformado em elementos como cálcio e titânio, os produtores dos blocos construtores da vida para as futuras gerações de estrelas. Crédito: cortesia de Avishay Gal-Yam e Instituto de Ciência Weizmann.

Uma teoria deste novo sistema de explosão é que uma anã branca rouba hélio de uma companheira até que a ladra de massa fica muito quente e densa, e então ocorre uma explosão nuclear. O hélio é transformado em elementos como cálcio e titânio, os produtores dos blocos construtores da vida para as futuras gerações de estrelas. Crédito: cortesia de Avishay Gal-Yam e Instituto de Ciência Weizmann.

Astrônomos estão tentando classificar uma supernova rica em cálcio. Já são conhecidas oito supernovas deste tipo. Mas a SN 2005E se destaca do conjunto por apresentar variações e esquisitices, que podem representar diferentes mecanismos físicos ou variações sobre os temas padrões, em comparação com as dos tipos conhecidos.

O astrônomo Alex Filippenko, da Universidade de Berkeley, descreve a SN 2005E como sendo diferente das duas classes principais de supernovas: as de Tipo Ia e as de Tipo Ib/c, ou  Tipo II. Uma supernova do Tipo “Ia” é antiga.  Ela é o resultado de uma estrela anã branca que foi ganhando matéria de sua parceira, até elas passarem por uma explosão termonuclear que as separam totalmente. A do Tipo II é o resultado de estrelas quentes, massivas e de vida curta que explodem e deixam para trás buracos negros ou estrelas de nêutrons.

Para explicar a supernova “diferente” a equipe de astrônomos, liderada por Hagai Perets, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, EUA, e Avishay Gal-Yam, do Instituto Weizmann de Ciência em Rehovot, Israel, apresentou as evidências de que a SN 2005E pode ser proveniente de uma estrela mãe, uma anã branca de pouca massa roubando hélio de uma parceira binária, até que a temperatura e a pressão deram início a uma explosão termonuclear – uma bomba de fusão massiva – que explodiu, no mínimo, as camadas exteriores da estrela ou, talvez, partiu a estrela em pedacinhos.

Os pesquisadores calculam que cerca da metade da massa que foi jogada para fora era cálcio. Isto significa que um par deste tipo de supernova, a cada 100 anos, seria suficiente para produzir a grande abundância de cálcio observada em galáxias como a nossa Via Láctea, e o cálcio presente em toda a vida na Terra.

Ao mesmo tempo, em um estudo paralelo, uma equipe japonesa de astrônomos da Universidade de Hiroshima, Japão, concluiu que a estrela mãe da SN 2005E era maciça – entre 8 a 12 massas solares – e que ela teve seu núcleo colapsado da mesma forma que de uma supernova Tipo II.

Como resolver a incongruência entre as duas hipóteses?

Para dificultar ainda mais o problema, Filippenko e Dovi Poznanski perceberam alguma semelhança entre a SN 2005E e outra supernova, a SN 2002bj. Segundo eles, as duas supernovas são resultados de explosões por um mecanismo similar: combustão de uma camada de hélio em uma anã branca. Apesar da hipótese de que ambas as supernovas se originaram de uma anã branca se alimentando do hélio de uma estrela parceira, elas apresentam detalhes diferentes quanto aos espectros e curvas de luz.

Astrônomos argumentam que a SN 2005E é diferente das supernovas de Tipo Ia e do Tipo II

A constatação de que a quantidade pequena de massa ejetada na explosão – estimada em 30% da massa do Sol – e o fato de que a galáxia onde a explosão ocorreu era velha, com poucas estrelas quentes e gigantes, levou estes astrônomos à conclusão de que uma anã branca de pequena massa estava envolvida. A localização da estrela mãe da SN 2005, na periferia de uma galáxia desprovida de formação estelar recente, é mais uma prova de que ela não era massiva.  Segundo Filippenko, “A presença de tanto cálcio nos gases expelidos nos diz que o hélio deve ter explodido em uma fuga nuclear”.

Soma-se a isso, a recém-descoberta de que a supernova jogou fora níveis anormalmente elevados dos elementos cálcio e titânio radioativo. Estes elementos são os produtos de uma reação nuclear envolvendo hélio, no lugar do carbono e do oxigênio que caracterizam as supernovas Tipo Ia.

A equipe de Filippenko observa que, se estas oito superonovas ricas em cálcio são os primeiros exemplos de um tipo em comum, um novo tipo de supernova, duas observações intrigantes poderiam ser explicadas: a abundância de cálcio nas galáxias e na vida na Terra; e a concentração de pósitrons – o equivalente a antimatéria do elétron – no centro de galáxias. Este último poderia ser o resultado do decaimento radioativo de titânio-44, produzido em abundância neste tipo de supernova, o escândio-44 e um pósitron, antes da decadência do escândio de cálcio-44. A explicação mais popular para essa presença de pósitron é a decomposição da matéria escura alegada no núcleo das galáxias.

Os astrônomos de Berkeley estão vasculhando o espaço agora na esperança de encontrar outras supernovas “esquisitas” que possam esclarecer melhor a compreensão deste novo tipo.

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