Os astrónomos acabam de observar uma estrela 1.540 vezes maior que o nosso Sol transformar-se numa hipergigante. Será uma supernova?

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Os astrónomos testemunharam a transformação de uma das maiores estrelas do nosso Universo num raro corpo estelar, e a dramática metamorfose pode ser uma prequela da enorme explosão de supernova que deu origem a um buraco negro.

Condenado estrela trata-se de WOH G64 (também conhecido como IRAS 04553–6825), localizado em uma galáxia satélite Via Láctea conhecido como Grande Nuvem de Magalhães (LMC), a cerca de 163.000 anos-luz de distância. A estrela é cerca de 1.540 vezes maior que a estrela ensolaradotendo quase 30 vezes a massa da nossa estrela e surpreendentes 282.000 vezes a sua luminosidade. Descoberto na década de 1970, o WOH G64 sempre pareceu ser… supergigante vermelha uma estrela cercada por um anel ou toro de poeira densa.

Porém, em 2014, a aparência desta supergigante começou a mudar. Uma equipa de astrónomos liderada por Gonzalo Muñoz-Sanchez, do Observatório Nacional de Atenas, notou que a cor da estrela mudava à medida que a temperatura da sua superfície aumentava. Muñoz-Sanchez e colegas determinaram que isto deve refletir a transformação de uma supergigante vermelha numa rara supergigante amarela, o que também pode significar que os astrónomos estão a testemunhar a estrela “morrer” em tempo real.

“O destino das estrelas com massas iniciais de 23 a 30 massas solares após evoluírem para supergigantes vermelhas ainda é incerto. Neste caso, WOH G64 era a supergigante vermelha mais extrema conhecida, com uma massa estimada em cerca de 28 massas solares”, disse Muñoz-Sanchez ao Space.com. “Não está claro se essas estrelas explodem como supernovasafundar diretamente em buracos negrosou evoluir de uma fase supergigante vermelha para uma fase supergigante amarela antes de encerrar suas vidas. “WOH G64 pode ser a solução para este problema.”

Os resultados da equipa fornecem a primeira evidência de que um objeto estelar extremo pode mudar a sua temperatura e evoluir do vermelho para o amarelo ao longo de um ano – e fazê-lo de forma suave e silenciosa.

“Isto é particularmente surpreendente porque as mudanças rápidas nas estrelas estão geralmente associadas a processos violentos ou repentinos”, continuou Muñoz-Sanchez.

Mas isso não foi tudo que a equipe descobriu sobre esta enorme estrela. Os cientistas também descobriram que o WOH G64 não é o único.

Viva rápido, morra jovem… mas não sozinho

Com apenas 5 milhões de anos, WOH G64 é um bebé cósmico em comparação com outras estrelas como o nosso Sol de meia-idade, com 4,6 mil milhões de anos, por isso pode parecer cosmicamente injusto que esteja a enfrentar o fim da sua vida. Isto acontece porque estrelas massivas como esta “vivem rapidamente e morrem jovens”, consumindo os fornecimentos de combustível necessários para a fusão nuclear mais rapidamente do que estrelas de tamanho modesto.

Embora este curto período de vida se aplique a todas as estrelas massivas, os estágios finais da vida destes titãs estelares não são totalmente certos. Por exemplo, nem todas as supergigantes vermelhas perdem as suas camadas exteriores à medida que os seus núcleos encolhem e se transformam em supergigantes amarelas.

“As hipergigantes amarelas são extremamente raras porque representam uma fase de transição de curta duração entre o estágio de supergigante vermelha e a explosão final da supernova”, disse Muñoz-Sanchez. “Como resultado, apenas um pequeno número de hipergigantes amarelas confirmadas é atualmente conhecido, totalizando apenas algumas dezenas de objetos.”

Para que a transformação de uma hipergigante amarela ocorra, uma estrela massiva precisa de um vento estelar que seja forte o suficiente para arrancar a camada externa do material estelar previamente ejetado, fazendo com que sua temperatura suba. No entanto, apenas as supergigantes vermelhas mais brilhantes podem conduzir um fluxo de material suficientemente poderoso para desencadear esta fase de transição, que em última análise leva à morte da estrela.

A equipe também descobriu que a enorme estrela faz parte de um sistema binário que existe com uma estrela companheira. Isto complica a causa potencial da sua transformação se a estrela hospedeira extrair avidamente material da sua companheira.

“As interações binárias também podem desempenhar um papel fundamental na formação de hipergigantes amarelas”, disse Muñoz-Sanchez. “Se a transferência de massa ou a remoção do envelope ocorrer num sistema binário, o envelope da supergigante vermelha poderá ser parcialmente removido, potencialmente conduzindo a sua evolução para temperaturas amarelas.”

O investigador continuou explicando que num cenário binário, onde a evolução de uma estrela é impulsionada por interações com a sua companheira, sistema binário estaria embutido em um envelope comum, um casulo de gás envolvendo ambas as estrelas que o formaram aparecer como uma supergigante vermelha. A ejeção parcial deste envelope revelaria então duas estrelas.

“Alternativamente, embora o sistema seja binário, a transição pode ter sido causada por processos estelares internos. Neste caso, a estrela pode ter sofrido um episódio eruptivo incomum que durou mais de 30 anos e está agora a regressar a um estado amarelo e quiescente,” acrescentou Muñoz-Sanchez. “Ambas as possibilidades são extremamente raras e testemunhar qualquer uma delas numa escala de tempo humana é quase sem precedentes.”

Portanto, a equipe ainda não sabe se a sua evolução é consequência da interação entre WOH G64 e sua companheira binária, ou se a metamorfose é uma característica inerente da própria estrela.

“Observações recentes sugerem que algumas outras supergigantes extremamente vermelhas também podem residir em sistemas binários”, explicou Muñoz-Sanchez. “Compreender se as propriedades extremas destas estrelas se devem à sua natureza intrínseca ou a interações binárias é crucial para estudar as populações de estrelas massivas evoluídas, prever as suas mortes e interpretar as supernovas que produzem, um fenómeno que ainda não é totalmente compreendido.”

Compreender a natureza binária do WOH G64 não é apenas a chave para compreender a sua vida; esses detalhes também são essenciais para sua morte.

A constante troca de massa entre estrelas pode fazer com que elas colidam e combinem os dois componentes. No entanto, se houver pouca ou nenhuma interação entre as estrelas, a estrela principal evolui para o colapso do núcleo, resultando em uma explosão de supernova ou no colapso direto em um buraco negro. “Do ponto de vista astronômico, o WOH G64 parece ser um sistema altamente evoluído e é possível que sofra o colapso do núcleo “em breve”. “Neste contexto, ‘em breve’ significa uma escala de tempo de cem a vários milhares de anos”, disse Muñoz-Sanchez. “Tal evento seria extraordinário, é altamente improvável que ocorra durante a nossa vida.

Embora, é claro, nem sequer tenhamos certeza se esta estrela irá explodir como uma supernova.”

Um artigo sobre esses resultados apareceu na revista na segunda-feira (23 de fevereiro). Natureza.