Os astrônomos descobriram que tipo de corpo estelar resta depois que duas estrelas colidem e se fundem para gerar uma explosão chamada “nova vermelha luminosa”. Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os cientistas descobriram que o resultado deste evento de fusão, que desencadeia uma explosão de luz brilhante, é uma estrela supermassiva semelhante a uma estrela supergigante vermelha, e também descobriram que estas fusões estelares poderiam ter fornecido as matérias-primas necessárias para a vida.
Embora muitos eventos astronômicos ocorram em escalas de tempo cósmicas de milhares ou mesmo milhões de anos, eventos transitórios como supernova explosões, a fusão de buracos negrose a colisão e fusão de estrelas, como no caso das novas vermelhas luminosas, ocorrem durante períodos muito mais curtos, de frações de segundo a décadas. Isto dá aos astrónomos a oportunidade de estudar estes eventos em “tempo real” à medida que se desenvolvem.
“Normalmente não testemunhamos a evolução de um sistema ao longo de milhões de anos, mas estes pares de estrelas estão a experienciar os momentos finais antes da sua colisão, que em vez disso ocorre muito mais rapidamente”, disse Andrea Reguitti, líder da equipa de investigação, do Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF), num comunicado. “O transitório resultante, de facto, tem tempos evolutivos comparáveis aos de uma supernova – isto é, alguns meses.”
Reguitti começou a responder à questão do que resta depois que a nova vermelha luminosa desaparece e as duas estrelas se fundem em um único objeto, estudando nove novas vermelhas luminosas diferentes encontradas em dados de arquivo. Esses transientes têm brilho entre o das novas clássicas, desencadeadas quando uma anã branca acumula material de uma estrela companheira, desencadeando assim uma explosão nuclear descontrolada, e das supernovas que marcam a morte de uma estrela massiva e o nascimento de um buraco negro ou de um buraco negro. estrela de nêutrons. As massas das estrelas envolvidas nas fusões que desencadeiam a formação de uma nova vermelha luminosa podem variar desde menos que a do Sol até 50 vezes a da nossa estrela.
Das nove novas vermelhas luminosas examinadas, a equipa descobriu que apenas duas contavam toda a história destes poderosos eventos de fusão. Estes foram o AT 2011kp, que foi detectado em 2011 numa galáxia localizada a cerca de 25 milhões de anos-luz de distância, e o AT 1997bs, que entrou em erupção numa galáxia localizada a 31 milhões de anos-luz da Terra.
“Em alguns casos, a análise de imagens de arquivo de grandes telescópios espaciais tiradas anos antes do evento permitiu-nos identificar o progenitor, ou seja, estudar o sistema como era antes da fusão e, portanto, compreender que tipos de estrelas estavam envolvidas”, disse Reguitti. “No entanto, até agora, não se sabia que tipo de estrela permaneceria após a fusão”.
Para determinar a natureza do corpo estelar deixado por estes eventos de fusão, a equipa teve de observá-los vários anos após o evento inicial. Isto porque quando as estrelas se fundem para criar uma nova vermelha luminosa, elas ejetam uma grande quantidade de material estelar. Isso dá origem à fase mais brilhante destes transientes (mudanças no brilho), mas a camada brilhante e densa de matéria também obscurece a visão do corpo estelar criado. Como cada nova vermelha luminosa pode ejetar poeira equivalente a 300 vezes a massa da Terra, é fácil ver como seria difícil observar os estágios iniciais desses eventos através de todo esse material.
Esta investigação também exigiu um telescópio espacial suficientemente poderoso para observar galáxias distantes e distinguir estrelas individuais. É aí que entra o JWST. Usando dados infravermelhos coletados pelo JWST em 2023 e 2024, além de imagens de luz visível coletadas pelo Hubble e pelo Telescópio Espacial Spitzer, a equipe deu outra olhada em suas novas novas vermelhas luminosas selecionadas, observando AT 2011kp como era 12 anos após o evento de fusão estelar, enquanto AT 1997bs foi visto como era após 27 anos de evolução.
Isto revelou um objeto estelar muito semelhante a uma estrela supergigante vermelha, um corpo com centenas de vezes o tamanho do Sol, que, se colocado no coração do nosso sistema solar, engoliria os planetas rochosos internos e roçaria a órbita de Júpiter. Apesar do seu imenso tamanho, as estrelas criadas eram muito mais frias que o Sol, com temperaturas de superfície entre 5.840 graus Fahrenheit e 6.740 graus Fahrenheit (3.200 e 3.700 graus Celsius) em comparação com a temperatura da superfície do Sol de cerca de 10.300 graus Fahrenheit (5.700 graus Celsius).
“Não esperávamos encontrar este tipo de objeto como resultado da fusão”, disse Andrea Pastorello, membro da equipe, também do INAF. “Em vez disso, teríamos esperado que o sistema, passando de duas estrelas de uma certa massa para uma única com uma massa quase igual à soma das duas (líquido do material expelido pela colisão), teria se estabilizado em uma fonte mais quente e compacta.”
O impressionante poder de observação do JWST também permitiu aos investigadores estudar os produtos químicos que compõem a poeira que rodeia esta estrela recém-nascida. Eles descobriram que essa poeira era composta principalmente de compostos de carbono, como grafite. Estes compostos são importantes blocos de construção para os seres vivos, e com as novas vermelhas luminosas a dar uma contribuição tão significativa para a poeira interestelar, estes eventos também poderiam ter desempenhado um papel fundamental no fornecimento das matérias-primas necessárias para a vida na Terra.
“Somos feitos de compostos de carbono, o mesmo carbono em que é rica esta poeira”, concluiu Reguitti. “É uma maneira diferente de contar a velha história de que somos ‘poeira estelar’”.
A pesquisa da equipe será publicada na revista Astronomia e Astrofísica.
