JWST detecta uma supergigante vermelha escondida pouco antes de explodir
Uma equipe de astrônomos liderada pela Northwestern University capturou a visão mais clara e detalhada de uma estrela moribunda antes de sua dramática explosão.
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, o grupo internacional identificou pela primeira vez a fonte de uma supernova, conhecida como sua progenitora, no infravermelho médio. Quando combinados com observações de arquivo do Telescópio Espacial Hubble, os dados revelaram que a explosão teve origem numa estrela supergigante vermelha massiva envolta numa inesperada manta de poeira.
Esta descoberta pode finalmente explicar porque é que os astrónomos raramente vêem supergigantes vermelhas explodirem, embora os modelos prevejam que devem ser responsáveis pela maioria das supernovas com colapso do núcleo. As novas descobertas sugerem que estas enormes estrelas explodem, mas muitas vezes ficam escondidas da vista por espessas nuvens de poeira. Graças à poderosa visão infravermelha do JWST, os cientistas podem agora ver através da poeira que obscurece, preenchendo a lacuna de longa data entre a teoria e a observação.
A pesquisa, publicada em 8 de outubro em As cartas do jornal astrofísicorepresenta a primeira detecção confirmada pelo JWST da estrela progenitora de uma supernova.
“Durante várias décadas, temos tentado determinar exatamente como são as explosões de estrelas supergigantes vermelhas”, disse Charlie Kilpatrick, da Northwestern, que liderou o estudo. “Só agora, com o JWST, é que finalmente temos a qualidade dos dados e das observações infravermelhas que nos permitem dizer com precisão o tipo exato de supergigante vermelha que explodiu e como era o seu ambiente imediato. Estávamos à espera que isso acontecesse – que uma supernova explodisse numa galáxia que o JWST já tinha observado. Combinamos conjuntos de dados do Hubble e do JWST para caracterizar completamente esta estrela pela primeira vez.”
Kilpatrick, professor assistente de pesquisa no Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica da Northwestern, é um especialista nos ciclos de vida de estrelas massivas. Seu coautor, Aswin Suresh, estudante de pós-graduação em física e astronomia na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern, desempenhou um papel fundamental na análise.
O progenitor mais vermelho e empoeirado já observado
A equipe detectou pela primeira vez a supernova, chamada SN2025pht, em 29 de junho de 2025, usando o All-Sky Automated Survey of Supernovae. A luz do evento viajou da galáxia espiral próxima NGC 1637, localizada a cerca de 40 milhões de anos-luz da Terra.
Ao comparar as imagens do Hubble e do JWST da NGC 1637 tiradas antes e depois da explosão, Kilpatrick, Suresh e seus colaboradores localizaram a estrela progenitora. Imediatamente se destacou como brilhante e intensamente vermelho. Embora a estrela irradiasse cerca de 100.000 vezes mais luz que o Sol, grande parte do seu brilho estava escondido pela poeira circundante. A camada de poeira era tão densa que fazia a estrela parecer 100 vezes mais fraca na luz visível do que seria de outra forma. Como a poeira bloqueou comprimentos de onda mais curtos e azuis, a aparência da estrela mudou dramaticamente para o vermelho.
“É a supergigante vermelha mais vermelha e empoeirada que já vimos explodir como uma supernova”, disse Suresh.
Estrelas massivas nos estágios finais de suas vidas, as supergigantes vermelhas estão entre as maiores estrelas do universo. Quando os seus núcleos entram em colapso, explodem como supernovas do Tipo II, deixando para trás uma estrela de neutrões ou um buraco negro. O exemplo mais familiar de supergigante vermelha é Betelguese, a estrela avermelhada brilhante no ombro da constelação de Órion.
“SN2025pht é surpreendente porque parecia muito mais vermelha do que quase qualquer outra supergigante vermelha que vimos explodir como uma supernova”, acrescentou Kilpatrick. “Isso nos diz que as explosões anteriores podem ter sido muito mais luminosas do que pensávamos porque não tínhamos a mesma qualidade de dados infravermelhos que o JWST pode fornecer agora.”
Pistas escondidas na poeira
O dilúvio de poeira pode ajudar a explicar por que os astrônomos têm lutado para encontrar progenitores de supergigantes vermelhas. A maioria das estrelas massivas que explodem como supernovas são os objetos mais brilhantes e luminosos do céu. Então, teoricamente, eles deveriam ser fáceis de detectar antes de explodirem. Mas não foi esse o caso.
Os astrônomos postulam que as estrelas envelhecidas mais massivas também podem ser as mais empoeiradas. Estas espessas camadas de poeira podem diminuir a luz das estrelas ao ponto de serem totalmente indetectáveis. As novas observações do JWST apoiam esta hipótese.
“Tenho argumentado a favor dessa interpretação, mas nem eu esperava ver um exemplo tão extremo como o SN2025pht”, disse Kilpatrick. “Isso explicaria por que essas supergigantes mais massivas estão faltando porque tendem a ser mais empoeiradas.”
Além da presença da poeira em si, a composição da poeira também surpreendeu. Embora as supergigantes vermelhas tendam a produzir poeira de silicato rica em oxigênio, a poeira desta estrela parecia rica em carbono. Isto sugere que a poderosa convecção nos anos finais da estrela pode ter arrastado carbono das profundezas, enriquecendo a sua superfície e alterando o tipo de poeira que produzia.
“Os comprimentos de onda infravermelhos das nossas observações sobrepõem-se a uma importante característica de poeira de silicato que é característica de alguns espectros de supergigantes vermelhas,” disse Kilpatrick. “Isto diz-nos que o vento era muito rico em carbono e menos rico em oxigénio, o que também foi algo surpreendente para uma supergigante vermelha desta massa.”
Uma nova era para estrelas explodindo
O novo estudo marca a primeira vez que os astrônomos usaram o JWST para identificar diretamente uma estrela progenitora de supernova, abrindo a porta para muitas outras descobertas. Ao capturar luz através do espectro do infravermelho próximo e médio, o JWST pode revelar estrelas ocultas e fornecer peças que faltam sobre como as estrelas mais massivas vivem e morrem.
A equipa está agora à procura de supergigantes vermelhas semelhantes que possam explodir como supernovas no futuro. Observações do próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA podem ajudar nesta busca. Roman terá a resolução, a sensibilidade e a cobertura do comprimento de onda infravermelho para ver estas estrelas e potencialmente testemunhar a sua variabilidade à medida que expelem grandes quantidades de poeira perto do fim das suas vidas.
“Com o lançamento do JWST e o próximo lançamento do Roman, este é um momento emocionante para estudar estrelas massivas e progenitores de supernovas”, disse Kilpatrick. “A qualidade dos dados e das novas descobertas que faremos excederá tudo o que foi observado nos últimos 30 anos.”
O estudo, “O Tipo II SN 2025pht em NGC 1637: Uma supergigante vermelha com poeira circunstelar rica em carbono como a primeira detecção JWST de uma estrela progenitora de supernova”, foi apoiado pela National Science Foundation (prêmio número AST-2432037).
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