Astrônomos obtiveram imagens extraordinariamente detalhadas de duas explosões estelares — chamadas novae — apenas alguns dias após seu início. As novas observações oferecem provas claras de que esses surtos não são tão simples quanto se acreditava anteriormente. Em vez de uma única explosão, os eventos podem enviar mais de um fluxo de material e até mesmo atrasar algumas das ejeções de maneiras dramáticas.
A equipe de pesquisa internacional reportou o trabalho na Nature Astronomy. Eles usaram interferometria no Centro de Astronomia de Alta Resolução Angular (CHARA Array) na Califórnia, um método que combina a luz de vários telescópios para criar imagens extremamente nítidas. Essa resolução adicionada possibilitou a captura de imagens desses eventos em rápida mudança à medida que evoluíam.
“As imagens nos dão uma visão próxima de como o material é ejetado da estrela durante a explosão”, disse Gail Schaefer, diretora do CHARA Array na Georgia State. “Capturar esses eventos transitórios requer flexibilidade para adaptar nossa programação noturna à medida que novos alvos de oportunidade são descobertos.”
O que é uma Nova e por que as Ondas de Choque Importam
Uma nova ocorre em um sistema binário próximo quando uma anã branca, o núcleo residual denso de uma estrela, puxa gás de uma companheira próxima. À medida que o material roubado se acumula, ele pode se inflamar em uma reação nuclear descontrolada, desencadeando um repentino brilho no céu. Até recentemente, os astrônomos precisavam principalmente juntar indiretamente os estágios iniciais, pois os destroços em expansão pareciam um único ponto de luz.
Ver exatamente como o material ejetado se propaga e interage é fundamental para explicar como as ondas de choque se formam nas novae. Essas ondas de choque foram inicialmente ligadas às novae pelo Telescópio de Área Ampla Fermi da NASA (LAT). Durante seus primeiros 15 anos, o Fermi-LAT detectou emissões de GeV de mais de 20 novae, mostrando que essas erupções podem produzir raios gama em nossa galáxia e apontando para seu potencial como fontes de múltiplos mensageiros.
Duas Novae de 2021 com Comportamento Muito Diferente
A equipe se concentrou em duas novae que eruptaram em 2021 e descobriu que elas se comportavam de maneiras surpreendentemente diferentes. A nova V1674 Herculis foi uma das mais rápidas já registradas, subindo e diminuindo em poucos dias. As imagens revelaram dois fluxos de gás separados se movendo em direções perpendiculares — um sinal de que o evento envolvia múltiplas ejeções interagindo entre si. O timing foi especialmente revelador: os novos fluxos apareceram nas imagens enquanto o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA também estava detectando raios gamma de alta energia, conectando diretamente a radiação impulsionada por choque a esses fluxos colidindo.
A nova V1405 Cassiopeiae se desenrolou de maneira muito mais lenta. Ela inesperadamente reteve suas camadas externas por mais de 50 dias antes de liberá-las, oferecendo as provas mais claras até agora para uma expulsão atrasada em uma nova. Quando esse material finalmente se soltou, desencadeou novos choques, e novamente o Fermi da NASA observou raios gamma ligados à violência renovada.
“Essas observações nos permitem assistir a uma explosão estelar em tempo real, algo que é muito complicado e sempre foi considerado extremamente desafiador”, disse Elias Aydi, autor principal do estudo e professor de física e astronomia na Texas Tech University. “Em vez de ver apenas um simples flash de luz, estamos agora descobrindo a verdadeira complexidade de como essas explosões se desenrolam. É como passar de uma foto em preto e branco granulada para um vídeo em alta definição.”
Interferometria Revela Estrutura e Espectros Confirmam os Detalhes
A capacidade de ver tal estrutura fina vem da interferometria, o mesmo tipo de técnica usada para ajudar a visualizar o buraco negro no centro de nossa galáxia. A equipe também comparou as imagens com espectros de instalações importantes, como o Gemini. Esses espectros rastrearam assinaturas em mudança no gás ejetado, e novas características espectrais coincidiram com estruturas vistas nas imagens interferométricas, proporcionando uma confirmação direta de como os fluxos estavam se formando e colidindo.
“Este é um avanço extraordinário”, disse John Monnier, professor de astronomia na Universidade de Michigan, coautor do estudo e um especialista em imagem interferométrica. “O fato de que agora podemos assistir a estrelas explodirem e imediatamente ver a estrutura do material sendo lançado ao espaço é notável. Isso abre uma nova janela para alguns dos eventos mais dramáticos do universo.”
O que Isso Muda Sobre Explosões Estelares e Raios Gamma
As descobertas mostram que as novae podem ser muito mais complicadas do que uma única explosão repentina. Elas também ajudam a explicar por que esses eventos geram choques fortes que produzem luz de alta energia, incluindo raios gamma. O telescópio Fermi da NASA tem sido central para descobrir essa conexão, transformando as novae em laboratórios do mundo real para estudar a física de choque e a aceleração de partículas.
“As novae são mais do que fogos de artifício em nossa galáxia — são laboratórios para física extrema,” disse a Professora Laura Chomiuk, coautora da Michigan State University e especialista em explosões estelares. “Ao ver como e quando o material é ejetado, finalmente podemos conectar os pontos entre as reações nucleares na superfície da estrela, a geometria do material ejetado e a radiação de alta energia que detectamos do espaço.”
No geral, os resultados desafiam a ideia de longa data de que as erupções de nova são eventos únicos e impulsivos. As observações, em vez disso, apontam para várias maneiras com que uma nova pode se desenrolar, incluindo vários fluxos e a liberação atrasada da camada externa da estrela, reformulando como os cientistas entendem esses episódios explosivos.
“Isto é apenas o começo,” disse Aydi. “Com mais observações como estas, podemos finalmente começar a responder grandes perguntas sobre como as estrelas vivem, morrem e afetam seus arredores. Novae, uma vez vistas como explosões simples, estão se revelando muito mais ricas e fascinantes do que imaginávamos.”
As imagens das duas novae foram coletadas através do programa de acesso aberto do CHARA Array, apoiado pela National Science Foundation sob as Concessões nº AST-2034336 e AST-2407956. O Colégio de Artes e Ciências da Georgia State, o Escritório do Provost e o Escritório do Vice-Presidente de Pesquisa e Desenvolvimento Econômico também oferecem apoio institucional ao CHARA Array.
