Telescópio flagra desaparecimento misterioso de estrela massiva

Estrela em galáxia anã, cerca de 2,5 milhões de vezes mais brilhante que o Sol, sumiu aparentemente sem deixar rastros

Ilustração mostra como a estrela da galáxia anã Kinman teria sido antes de desaparecer. Crédito: ESO/L. Calçada

Usando o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), astrônomos descobriram a ausência de uma estrela massiva e instável em uma galáxia anã. Os cientistas acham que isso pode indicar que a estrela se tornou menos brilhante e parcialmente obscurecida pela poeira. Uma explicação alternativa é que a estrela entrou em colapso em um buraco negro sem produzir uma supernova. “Se for verdade”, diz o líder da equipe e aluno de doutorado Andrew Allan, do Trinity College Dublin (Irlanda), “essa seria a primeira detecção direta de uma estrela monstro terminando sua vida dessa maneira”.

Entre 2001 e 2011, várias equipes de astrônomos estudaram a misteriosa estrela massiva, localizada na galáxia anã Kinman, e suas observações indicaram que ela estava em um estágio final de sua evolução. Allan e seus colaboradores na Irlanda, no Chile e nos EUA queriam descobrir mais sobre como estrelas massivas terminam suas vidas, e o objeto na Kinman parecia o alvo perfeito. Mas quando apontaram o VLT do ESO para a galáxia distante em 2019, não conseguiram mais encontrar as assinaturas reveladoras da estrela. “Em vez disso, ficamos surpresos ao descobrir que a estrela havia desaparecido!”, diz Allan, que liderou um estudo da estrela publicado na revista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Localizada a cerca de 75 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Aquário, a galáxia anã Kinman está muito distante para os astrônomos verem suas estrelas individuais, mas é possível detectar as assinaturas de algumas delas. De 2001 a 2011, a luz da galáxia mostrou consistentemente evidências de que hospedava uma estrela ‘variável luminosa azul’ cerca de 2,5 milhões de vezes mais brilhante que o Sol.

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Instabilidade

Estrelas desse tipo são instáveis, mostrando mudanças dramáticas ocasionais em seus espectros e brilho. Mesmo com essas mudanças, as variáveis​ luminosas azuis deixam rastros específicos que os cientistas podem identificar, mas estavam ausentes dos dados que a equipe coletou em 2019. Isso os deixou imaginando o que teria acontecido com a estrela. “Seria altamente incomum uma estrela tão grande desaparecer sem produzir uma explosão brilhante de supernova”, diz Allan.

O grupo moveu o instrumento ESPRESSO pela primeira vez em direção à estrela em agosto de 2019, usando os quatro telescópios de 8 metros do VLT simultaneamente. Mas eles não conseguiram encontrar os sinais que anteriormente apontavam para a presença da estrela. Alguns meses depois, o grupo experimentou o instrumento X-shooter, também no VLT do ESO, e novamente não encontrou vestígios da estrela.

“Podemos ter detectado uma das estrelas mais massivas do universo local entrando suavemente na noite”, diz o membro da equipe Jose Groh, também do Trinity College Dublin. “Nossa descoberta não teria sido feita sem o uso dos poderosos telescópios de 8 metros do ESO, sua instrumentação exclusiva e o acesso imediato a esses recursos após o recente acordo da Irlanda para ingressar no ESO.” A Irlanda se tornou um estado membro do ESO em setembro de 2018.

Explosões

A equipe voltou-se para os dados mais antigos coletados usando o X-shooter e o instrumento UVES no VLT do ESO, localizado no deserto chileno de Atacama, e em telescópios em outros lugares. “O ESO Science Archive Facility nos permitiu encontrar e usar dados do mesmo objeto obtido em 2002 e 2009”, diz Andrea Mehner, astrônomo do ESO no Chile que participou do estudo. “A comparação dos espectros UVES de alta resolução de 2002 com as nossas observações obtidas em 2019 com o mais recente espectrógrafo de alta resolução do ESO ESPRESSO foi especialmente reveladora, tanto do ponto de vista astronômico quanto de instrumentação.”

Os dados antigos indicavam que a estrela da galáxia Kinman poderia estar passando por um forte período de explosão que provavelmente terminou algum tempo após 2011. Estrelas variáveis​ luminosas azuis como essa tendem a sofrer explosões gigantescas ao longo de sua vida, fazendo com que a taxa de perda de massa das estrelas dê um salto e sua luminosidade aumente drasticamente.

Com base em suas observações e modelos, os astrônomos sugeriram duas explicações para o desaparecimento da estrela e a falta de uma supernova relacionadas a essa possível explosão. A explosão pode ter resultado na transformação da variável luminosa azul em uma estrela menos luminosa, que também pode ser parcialmente escondida pela poeira. Alternativamente, a equipe diz que a estrela pode ter colapsado em um buraco negro, sem produzir uma explosão de supernova. Esse seria um evento raro: nossa compreensão atual de como estrelas massivas morrem aponta para a maioria delas terminando suas vidas em uma supernova.

Estudos futuros são necessários para confirmar o que aconteceu com essa estrela. Planejado para começar as operações em 2025, o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO poderá ajudar a resolver mistérios cósmicos como esse.

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