Supernovas são alguns dos eventos mais extremos no universo. São o resultado dos momentos finais de uma estrela e conhecemos estes eventos há algum tempo. Em geral, podemos classificar estes eventos em dois tipos de acordo com sua origem e características. Porém, um estudo publicado em Junho de 2021, detectou um tipo novo de supernova que é diferente das já conhecidas.
Estrelas são objetos muito massivos e devido à grande massa tendem a colapsar devido à própria atração gravitacional. Mas devido a algum outro processo físico conseguem contrapor essa força para se manterem estáveis. Por exemplo, o Sol queima hidrogênio em reações nucleares que criam uma pressão para fora que compensa a interação gravitacional.
Entre as supernovas mais conhecidas estão as tipo Ia e tipo II. Supernovas tipo Ia são resultado do colapso de anãs brancas. Essas anãs brancas se formam quando estrelas de até 8 massas solares queimam todo seu hidrogênio, transformando-se em uma gigante vermelha que eventualmente vai expelir suas camadas externas, sendo o núcleo remanescente uma anã branca. As anãs brancas são mantidas devido a um efeito quântico chamado princípio de exclusão de Pauli que cria uma pressão quando se tenta colocar muitos elétrons no mesmo lugar. Mas se a anã branca tem uma massa muito alta, a pressão de exclusão não é suficiente, a anã branca colapsa, gerando uma supernova Ia. (mais detalhes aqui)
Já as supernovas tipo II são geradas por estrelas mais pesadas, acima de 10 massas solares. Estas estrelas conseguem fazer fusão nuclear com elementos mais pesados e estas reações nucleares as mantêm estáveis. Porém, quando chegamos nos núcleos de ferro, as reações de fusão param pois o ferro possui um núcleo muito estável. Com a perda da pressão causada pelas fusões, a estrela sofre um colapso gravitacional gerando uma supernova tipo II.
Mas estrelas intermediárias, entre 8 e 10 massas solares que estão entre os dois limites apresentados, nunca atingem um estado de supernova e permanecem sempre em equilíbrio? Isto é, essas estrelas são eternas? De acordo com Miyaji et al., uma estrela muito especial conhecida como Super-AGB, passa por um processo de supernova. As Super-AGBs são estrelas que queimaram todo o hidrogênio e hélio de seu núcleo mas que não vão se tornar anãs brancas, e estas podem passar por um colapso gravitacional, isto é, atingem uma fase de supernova, conhecida como supernova por captura de elétrons.
Esta previsão foi feita em 1980, mas nunca tinha sido detectada. Existe um bom candidato: a supernova que criou a nebulosa do caranguejo. Ela foi vista por astrônomos chineses no ano 1054, sendo visível durante a manhã por 23 dias e no céu noturno por 2 anos. Mas por ser uma observação muito antiga e sem muitos detalhes, fica impossível determinar se esta foi uma supernova por captura de elétrons.
Com o estudo publicado em 28 de Junho de 2021, Hiramatsu et al. mostraram que a supernova SN2018zd, detectada em 2 de Março de 2018, é de fato uma supernova por captura de elétrons! Esta é a primeira detecção confirmada deste tipo de supernova e satisfaz as previsões do modelo proposto na década de 1980.
Nas Super-AGB, o núcleo é rico em oxigênio, neônio e magnésio. Quando a pressão aumenta muito sobre este núcleo, estes átomos começam a absorver elétrons em uma reação conhecida como decaimento beta inverso. Como a pressão gravitacional é mantida em parte pelos elétrons, pode ocorrer um colapso gravitacional, gerando uma supernova por captura de elétrons.
Este é mais um capítulo fascinante na história da astronomia e é algo que está acontecendo agora! Qual será a próxima descoberta que veremos?
Referências e saiba mais:
[1] Finally, An Electron-Capture Supernova. EarthSky
[2] Astronomers Discover Third Type of Supernova. Sci-News
[3] Hiramatsu, D., Howell, D.A., Van Dyk, S.D. et al. The electron-capture origin of supernova 2018zd. Nat Astron (2021). https://doi.org/10.1038/s41550-021-01384-2
[4] Miyaji, Shigeki, et al. "Supernova triggered by electron captures." Publications of the Astronomical Society of Japan 32 (1980): 303.