Nota de Imprensa

Um mistério cósmico: Telescópio do ESO captura desaparecimento de estrela massiva

30 de Junho de 2020

Com o auxílio do Very Large Telescópio (VLT) do ESO, os astrónomos descobriram a ausência de uma estrela instável massiva numa galáxia anã. Os cientistas pensam que este facto pode indicar que a estrela se tornou menos brilhante e parcialmente obscurecida por poeira. Uma explicação alternativa seria que a estrela colapsou num buraco negro sem, no entanto, dar origem a uma supernova. “Se for verdade”, diz Andrew Allan, o líder da equipa e estudante de doutoramento no Trinity College Dublin, na Irlanda, “esta pode ser a primeira detecção direta de uma tal estrela gigante a terminar a sua vida deste modo.”

Entre 2001 e 2011, várias equipas de astrónomos estudaram uma estrela massiva misteriosa situada na galáxia anã Kinman, tendo as suas observações indicado que este objeto se encontrava num estado final de evolução. Allan e colaboradores na Irlanda, Chile e Estado Unidos, queriam saber mais sobre como é que estrelas muito massivas terminam as suas vidas e a estrela na galáxia anã Kinman parecia ser o alvo perfeito para este estudo. No entanto, em 2019, quando apontaram o VLT do ESO à galáxia distante, não conseguiram encontrar a assinatura da estrela. “Em vez disso, e surpreendentemente, descobrimos que a estrela tinha desaparecido!” explica Allan, que liderou um estudo sobre esta estrela, publicado hoje na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Situada a cerca de 75 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação do Aquário, a galáxia anã Kinman está longe demais para que os astrónomos possam observar estrelas individuais, no entanto podem ser detectadas as assinaturas de algumas delas. Entre 2001 e 2011, a radiação emitida pela galáxia mostrou de forma consistente evidências da existência de uma estrela ‘variável azul luminosa’ com cerca de 2,5 milhões de vezes mais brilho que o Sol. As estrelas deste tipo são instáveis, mostrando ocasionalmente variações drásticas no seu espectro e brilho. Apesar destas variações, as variáveis azuis luminosas apresentam traços específicos que os astrónomos conseguem identificar, no entanto estes traços não se encontravam nos dados que a equipa colectou em 2019, levando-a a pensar no que poderia ter acontecido à estrela. “Seria altamente invulgar que uma estrela massiva deste tipo desaparecesse sem produzir uma explosão de supernova muito brilhante,” diz Allan.

Em Agosto de 2019, o grupo observou a estrela com o instrumento ESPRESSO, utilizando os quatro telescópios de 8 metros do VLT em simultâneo. No entanto, não foram encontrados nenhuns dos sinais que apontavam anteriormente para a presença da estrela luminosa. Alguns meses mais tarde, o grupo utilizou o instrumento X-shooter, montado também no VLT, e mais uma vez não se observaram sinais alguns da estrela.

“É possível que tenhamos detectado uma das estrelas mais massivas do Universo local a desaparecer,” diz Jose Groh, um membro da equipa, também do Trinity College Dublin. “A nossa descoberta não teria sido possível sem o uso dos telescópios de 8 metros do ESO, os seus instrumentos poderosos e o acesso rápido que tivemos a estas infraestruturas graças ao recente acordo de adesão que a Irlanda assinou com o ESO.” A Irlanda tornou-se um Estado Membro do ESO em Setembro de 2018.

A equipa analisou de seguida dados anteriores recolhidos com os instrumentos X-shooter e UVES, ambos montados no VLT do ESO, situado no deserto chileno do Atacama, e também dados doutros telescópios. “A Infraestrutura do Arquivo Científico do ESO permitiu-nos encontrar e usar dados do mesmo objeto obtidos em 2002 e 2009,” disse Andrea Mehner, astrónoma do ESO no Chile que participou no estudo. ”A comparação dos espectros UVES de alta resolução de 2002 com as nossas observações de 2019 obtidas com o mais recente espectrógrafo de alta resolução, o ESPRESSO, foi especialmente reveladora, tanto do ponto de vista astronómico como do ponto de vista instrumental.”

Os dados mais antigos indicam que a estrela na galáxia anã Kinman poderia estar a passar por um forte período de explosão que, muito provavelmente, terminou algures após 2011. As estrelas variáveis azuis luminosas tais como esta têm tendência para sofrer enormes erupções ao longo das suas vidas, fazendo com que a sua taxa de perda de massa e luminosidade aumentem drasticamente.

Baseando-se nas suas observações e modelos, os astrónomos sugeriram duas explicações para o desaparecimento da estrela e ausência de uma supernova, relacionadas com esta possível explosão. A explosão pode ter resultado na transformação da estrela variável azul luminosa numa estrela menos luminosa, que pode também estar parcialmente escondida por poeira. Alternativamente, a equipa diz que a estrela pode também ter colapsado num buraco negro, sem no entanto ter dado origem a uma explosão de supernova. Este último evento seria, contudo, muito raro: o nosso conhecimento atual relativo ao final da vida das estrelas massivas aponta para que a maioria delas termine a sua vida sob a forma de supernovas.

No futuro, são necessários mais estudos para confirmar o destino desta estrela. O Extremely Large Telescope do ESO (ELT), que se pensa que comece a operar em 2025, será capaz de distinguir estrelas em galáxias distantes, como a galáxia anã Kinman, o que irá ajudar a resolver mistérios cósmicos como este.

Notas

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B”, que será publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (está disponível uma cópia do artigo na secção Links).

A equipa é composta por Andrew Allan (School of Physics, Trinity College Dublin, Irlanda [TCD]), Jose J. Groh (TCD), Andrea Mehner (Observatório Europeu do Sul, Chile), Nathan Smith (Steward Observatory, University of Arizona, EUA [Steward Observatory]), Ioanna Boian (TCD), Eoin Farrell (TCD), Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2010, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.