‘Supernova falhada’ extremamente rara pode ter apagado uma estrela do céu noturno sem deixar vestígios
Os astrônomos observaram uma estrela massiva desaparecer no céu noturno, apenas para ser substituída por uma buraco negro.
A estrela supergigante M31-2014-DS1, que tem uma massa 20 vezes maior que a do Sol e está localizada a 2,5 milhões de anos-luz de distância, na vizinha galáxia de Andrômeda, brilhou em 2014 antes de escurecer de 2016 a 2023, quando finalmente se tornou indetectável para telescópios.
Normalmente, quando estrelas deste tipo entram em colapso, o evento é acompanhado por explosões de luz provocadas por explosões estelares conhecidas como supernovas.
Mas, neste caso, nenhuma explosão óptica foi detectada, levando os astrónomos a pensar que se trata de um dos primeiros exemplos de um tipo de colapso estelar conhecido como “supernova falhada”. Eles publicaram suas descobertas em 18 de outubro no site de pré-impressão arXivportanto a pesquisa ainda não foi revisada por pares.
“O desvanecimento dramático e sustentado de M31-2014-DS1 é excepcional no cenário de variabilidade em estrelas massivas e evoluídas”, escreveram os autores no estudo. “Na falta de qualquer evidência de uma explosão luminosa em tal proximidade, as observações de M31-2014-DS1 indicam assinaturas de um SN ‘fracassado’ [supernova] isso leva ao colapso do núcleo estelar.”
Estrelas queimam através fusão nucleartransformando hidrogênio em hélio e liberando energia de seus corações ardentes. Quando o seu suprimento de combustível de hidrogênio acaba, os gigantes em chamas fundem elementos mais pesados até que seus núcleos fiquem atolados com ferro não reativo. Isto faz com que o processo de fusão vacile e a força externa que ele produz diminua, fazendo com que as estrelas entrem rapidamente em colapso para dentro.
Para estrelas com oito vezes ou mais a massa do nosso Sol, as camadas externas ricocheteiam no núcleo de ferro, levando a uma explosão gigantesca chamada supernova e deixando para trás um buraco negro ou uma casca estelar conhecida como estrela de nêutrons.
Mas nem todas as estrelas massivas em colapso produzem supernovas. Nos últimos anos, os astrônomos detectaram pistas tentadoras que algumas estrelas massivas se transformam em buracos negros antes de poderem ejetar material para fora – num evento que chamam de supernova falhada. No entanto, detectar uma alfinetada desaparecendo em um campo de luz lotado está longe de ser fácil, o que significa que observações diretas do fenômeno têm sido muito raras.
Para procurar supernovas fracassadas, os astrônomos por trás do novo estudo vasculharam dados obtidos pelo Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), um telescópio espacial que escaneou o universo distante em busca de galáxias e buracos negros, além de estudar nosso própria vizinhança cósmica para asteróides e cometas, antes de queimar na atmosfera da Terra em novembro 1, 2024.
Depois de detectarem M31-2014-DS1, os astrónomos observaram-no escurecer entre 2016 e 2019, com observações de acompanhamento em 2023 mostrando que tinha desaparecido completamente de vista.
Sem nenhum sinal de supernova durante este período, os investigadores concluíram que cerca de 98% da massa da estrela entrou em colapso, deixando para trás um buraco negro com cerca de 6,5 massas solares.
Os astrônomos compararam a morte de M31-2014-DS1 com a única outra forte candidata a uma supernova fracassada, N6946-BH1, encontrada a 22 milhões de anos-luz de distância na galáxia NGC 6946, ou “Galáxia de fogos de artifício.”
Serão necessárias observações de acompanhamento para detectar emissões de raios X destes candidatos a buracos negros e confirmar o seu nascimento através de supernovas falhadas, observaram os investigadores, o que planeiam realizar num futuro próximo.