Os astrónomos vislumbraram a estrutura interna de uma estrela moribunda num tipo raro de explosão cósmica chamada “supernova extremamente despojada”.
Em um papel publicado em NaturezaSteve Schulze, da Northwestern College, nos Estados Unidos, e colegas descrevem a supernova 2021yfj e uma espessa camada de gás que a rodeia.
As suas descobertas apoiam as nossas teorias existentes sobre o que acontece dentro de estrelas massivas no closing das suas vidas – e como elas moldaram os blocos de construção do universo que vemos hoje.
Como as estrelas formam os elementos
As estrelas são alimentadas por fusão nuclear – um processo no qual átomos mais leves são comprimidos em átomos mais pesados, liberando energia.
Fusão acontece em etapas durante a vida da estrela. Numa série de ciclos, primeiro o hidrogénio (o elemento mais leve) é fundido em hélio, seguido pela formação de elementos mais pesados, como o carbono. As estrelas mais massivas continuam com o néon, o oxigênio, o silício e, finalmente, o ferro.
Cada ciclo de queima é mais rápido que o anterior. O ciclo do hidrogênio pode durar milhões de anos, enquanto o ciclo do silício termina em questão de dias.
À medida que o núcleo de uma estrela massiva continua a arder, o gás fora do núcleo adquire uma estrutura em camadas, onde camadas sucessivas registam a composição da progressão dos ciclos de combustão.
Enquanto tudo isto acontece no núcleo da estrela, a estrela também liberta gás da sua superfície, levado para o espaço pelo vento estelar. Cada ciclo de fusão cria uma camada de gás em expansão contendo uma mistura diferente de elementos.
Colapso central
O que acontece com uma estrela massiva quando seu núcleo está cheio de ferro? A grande pressão e temperatura farão com que o ferro se funda, mas diferentemente da fusão de elementos mais leves, esse processo absorve energia em vez de liberá-la.
A libertação de energia da fusão é o que tem mantido a estrela contra a força da gravidade – por isso agora o núcleo de ferro entrará em colapso. Dependendo do tamanho inicial, o núcleo colapsado se tornará uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.
O processo de colapso cria um “salto”, que envia energia e matéria para fora. Isso é chamado de explosão de supernova com colapso do núcleo.
A explosão ilumina as camadas de gás liberadas pela estrela anteriormente, permitindo-nos ver do que são feitas. Em todas as supernovas conhecidas até agora, este materials period o hidrogénio, o hélio ou a camada de carbono, produzida nos dois primeiros ciclos de combustão nuclear.
As camadas internas (as camadas de néon, oxigênio e silício) são todas produzidas apenas algumas centenas de anos antes da estrela explodir, o que significa que não têm tempo de viajar para longe da estrela.
Um mistério explosivo
Mas é isso que torna a nova supernova SN2021yfj tão interessante. Schulze e colegas descobriram que o materials fora da estrela provinha da camada de silício, a última camada brand acima do núcleo de ferro, que se forma numa escala de tempo de alguns meses.
O vento estelar deve ter expelido todas as camadas até a de silício antes da explosão ocorrer. Os astrônomos não entendem como um vento estelar pode ser poderoso o suficiente para fazer isso.
O cenário mais plausível é que uma segunda estrela esteja envolvida. Se outra estrela orbitasse aquela que explodiu, a sua gravidade poderia ter arrancado rapidamente a profunda camada de silício.
A explosão de estrelas fez do universo o que ele é hoje
Seja qual for a explicação, esta visão do inside da estrela confirmou as nossas teorias dos ciclos de fusão nuclear no inside de estrelas massivas.
Por que isso é importante? Porque as estrelas são de onde vêm todos os elementos.
O carbono e o nitrogênio são produzidos principalmente por estrelas de menor massa, semelhantes ao nosso Sol. Alguns elementos pesados como ouro são fabricados em ambientes exóticos de estrelas de nêutrons em colisão e fusão.
No entanto, o oxigénio e outros elementos, como o néon, o magnésio e o enxofre, provêm principalmente de supernovas com colapso do núcleo.
Somos o que somos por causa do funcionamento interno das estrelas. A produção constante de elementos nas estrelas faz com que o universo mude continuamente. As estrelas e os planetas formados posteriormente são muito diferentes daqueles formados em épocas anteriores.
Quando o universo period mais jovem, ele tinha muito menos elementos “interessantes”. Tudo funcionou de forma um pouco diferente: as estrelas queimaram mais quentes e mais rapidamente e os planetas podem ter-se formado menos, de forma diferente, ou nem sequer se terem formado.
A quantidade de supernovas que explodem e o que exatamente elas ejetam no espaço interestelar é uma questão crítica para descobrir por que o nosso Universo e o nosso mundo são do jeito que são.