Uma equipa internacional de cientistas liderada por Yuan Qi Ni do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto, e da qual faz parte Santiago González, investigador do Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) do Técnico, encontrou a supernova tipo Ia mais jovem até à data, apenas uma hora após a primeira luz da explosão, o que representa um recorde mundial em descobertas até agora. Os resultados alcançados deram origem ao artigo “Infant-phase reddening by surface Fe-peak elements in a normal type Ia supernova” publicado esta quinta feira, 17 de fevereiro, na revista Nature Astronomy.

A supernova chamada “SN 2018aoz” explodiu no dia 29 de março de 2018, e a equipa de investigação apanhou os primeiros momentos do nascimento de uma supernova tipo Ia. As supernovas são explosões dramáticas de estrelas no fim das suas vidas, e as supernovas tipo Ia são um subconjunto destas, consistindo em explosões termonucleares originárias de anãs brancas em sistemas binários. Estas supernovas são deveras importantes para a astrofísica, revelando-se essenciais para compreender a origem dos elementos pesados no Universo e cruciais para medir as distâncias e a expansão acelerada do Universo.

Apesar da sua importância, subsistem numerosas questões sobre a natureza do sistema binário onde nascem, bem como sobre os mecanismos de explosão. A observação de supernovas nos primeiros momentos da sua existência é por isso fundamental para desvendar alguns destes mistérios, mas é tecnicamente muito desafiante, uma vez que não é possível saber à priori onde uma supernova irá explodir e dado que a sua luminosidade é muito fraca durante os primeiros dias. Neste contexto, os investigadores Yuan Qi Ni, Dae-Sik Moon e Maria R. Drout, do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto, lideraram um programa internacional para descobrir as supernovas mais jovens e estudá-las profundamente ao longo da sua evolução.

As imagens da deteção foram tiradas com a Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet), uma rede de telescópios que proporcionam uma cobertura do céu escuro 24h, e em diferentes filtros que forneceram informações de cor vitais da supernova nascente. O conjunto de telescópios da KMTNet, facilita tais pesquisas com uma rede de três telescópios idênticos, localizados no Chile, África do Sul e Austrália, que permitem uma busca e este acompanhamento contínuos 24h de transientes astronómicos. “É muito importante obter imagens repetidas das mesmas porções do céu com alta frequência, a fim de detetar supernovas jovens. A KMTNet pode tirar imagens de muitas galáxias cada 4-5 horas continuamente, o que é uma realização formidável”, salienta o investigador do CENTRA.

Um rápido avermelhamento da luz nas primeiras horas

As primeiras deteções da SN 2018aoz nos vários filtros revelam uma distribuição de luz muito vermelha durante as primeiras doze horas da sua vida infantil, o que indica que a porção azul da emissão está a ser absorvida por uma concentração de metais semelhantes ao ferro na camada externa de 1% do material ejetado pela estrela em explosão.

Este material externo deverá ter sido acumulado provavelmente duma companheira muito compacta, outra anã branca. “Assim, estes dados são a indicação mais direta de um mecanismo de explosão chamado “detonação dupla” num sistema binário de duas anãs brancas. Quando os elementos detonam e “queimam-se” geram elementos pesados: nós nesta supernova conseguimos ver os elementos pesados na parte exterior da supernova – nas primeiras horas da explosão, além dos que se veem em todas as supernovas mais tarde na sua evolução”, refere Santiago González.

A descoberta aponta para uma queima precoce do material em elementos pesados diretamente na superfície, ou alternativamente um processo em que elementos pesados queimados do centro são misturados em direção à periferia florescendo então na superfície.

Estas observações representam um marco na compreensão do mecanismo de explosão das supernovas tipo Ia. Tal como evidencia Santiago González, sabia-se já “que estas explosões geram muitos elementos pesados”, mas ainda não fora possível “comprovar quais são exatamente as estrelas que explodem desta forma e qual é o tipo de explosão”.  “Sabíamos que é uma anã branca que explode num sistema binário, mas só tínhamos modelos e teorias sobre a estrela companheira e o mecanismo de explosão”, explica.

O investigador do CENTRA contribuiu na aquisição de dados, mas também na sua interpretação e na elaboração do artigo. A colaboração internacional KMTNet tem tempo assegurado no telescópio do Chile, e Santiago González que antes de vir para o Técnico trabalhou na Universidade de Chile teve oportunidade de participar em concursos por tempo de observação nos telescópios do país, contribuindo assim de forma significativa para a colaboração. “Isto é mesmo importante porque para detetar supernovas muito jovens, é preciso estar a olhar as mesmas partes do céu, as mesmas galáxias, iterativamente muitas vezes”, sublinha, referindo que o mesmo requer de facto muito tempo de observação. “Fizemos uma aposta técnica difícil que está a dar frutos. Fico muito contente de ver o resultado destes esforços! É impressionante”, colmata o cientista.