Explosão de estrelas binárias vai iluminar o céu em 2022

Impressão artística do sistema VFTS 352 estrela, o mais quente e mais massivo sistema de estrelas duplas até à data onde os dois componentes estão em contato e compartilhando material. Crédito: ESO / L. Calçada

Colisões estelares são incrivelmente raras. De acordo com nossas melhores estimativas, esses eventos ocorrem somente em nossa galáxia (dentro de aglomerados globulares) uma vez a cada 10.000 anos. E só foi recentemente, graças a melhorias contínuas na instrumentação e tecnologia, que os astrônomos foram capazes de observar tais fusões que estão ocorrendo. Até agora, ninguém nunca testemunhou este fenômeno em ação - mas isso pode estar prestes a mudar!

Segundo o estudo de uma equipe de investigadores do Calvin College em Grand Rapids, Michigan, um sistema estelar binário provavelmente irá se fundir e explodir em 2022. Este é um achado histórico, uma vez que irá permitir que astrônomos testemunhem uma fusão estelar e explosão pela primeira vez na história. Além do mais, afirmam eles, esta explosão será visível a olho nu para observadores aqui na Terra.

Os resultados foram apresentados na semana passada na 229ª reunião da American Astronomical Society (AAS). Em uma apresentação intitulada "Uma previsão precisa de uma fusão estelar e uma explosão de uma Nova vermelha", o professor Lawrence Molnar e sua equipe compartilharam os achados que indicam como este par binário irá se fundir em cerca de seis anos. Este evento, segundo eles, vai causar uma explosão de luz tão brilhante que ela vai se tornar o objeto mais brilhante no céu noturno.

Este sistema estelar binário, que é conhecido como KIC 9832227, é aquele que o Prof. Molnar e seus colegas - que incluem alunos do Point Observatory Apache e da Universidade de Wyoming - têm acompanhado desde 2013. O seu interesse na estrela foi despertado durante uma conferência em 2013, quando Karen Kinemuchi (um astrônomo da Point Observatory Apache) apresentou as conclusões sobre as mudanças do brilho da estrela.

Isto levou a perguntas sobre a natureza deste sistema estelar - especificamente, se era um pulsar ou um par binário. Após a realização de suas próprias observações usando o observatório Calvin, Prof. Molnar e seus colegas concluíram que a estrela era um binário de contato - uma classe de estrela binária, onde as duas estrelas estão próximas o suficiente para compartilhar uma atmosfera. Isso trouxe à mente uma pesquisa semelhante no passado sobre um outro sistema estelar binário conhecido como V1309 Scorpii.

Este par binário também teve uma atmosfera compartilhada; e ao longo do tempo, o seu período orbital manteve decrescente até (em 2008) inesperadamente colidir e explodir. Acreditando que KIC 9832227 iria sofrer um destino semelhante, eles começaram a realizar testes para ver se o sistema de estrelas estava exibindo o mesmo comportamento. O primeiro passo era fazer observações espectroscópicas para ver se as suas observações poderiam ser explicadas pela presença de uma estrela companheira.

Como Cara Alexander, um estudante de Calvin College e um dos co-autores do time que trabalhou na pesquisa, explicou em uma faculdade comunicado de imprensa:

"Tivemos que descartar a possibilidade de uma terceira estrela. Isso seria uma explicação pedonal, chata. Eu estava processando dados de dois telescópios e obtive imagens que mostraram uma assinatura da nossa estrela e nenhum sinal de uma terceira estrela. Então nós sabíamos que estávamos olhando a coisa certa. Demorou a maior parte do verão para analisar os dados, mas foi tão emocionante. Para ser uma parte desta pesquisa, não sei de nenhum outro lugar onde eu iria ter uma oportunidade como essa; Calvin é um lugar incrível."

Diagrama que mostra as constelações de Verão de Cygnus e Lyra e a posição de KIC 9832227 (mostrada com um círculo vermelho). Crédito: calvin.edu

O passo seguinte foi para medir o período orbital do par, ao ver que ele estava, na verdade, ficando mais curto ao longo do tempo - o que indicaria que as estrelas estavam aproximando-se uma da outra. Em 2015, o Prof. Molnar e sua equipe determinaram que as estrelas acabariam colidindo, resultando em uma espécie de explosão estelar conhecida como "Red Nova" ou "Nova Vermelha". Inicialmente, eles estimaram que isso ocorreria entre 2018 e 2020, mas, desde então, colocou-se a data para 2022.

Além disso, eles preveem que a explosão de luz irá causar um brilho suficiente para ser visto a partir da Terra. A estrela será visível como parte da constelação de Cygnus (o Cisne), e aparecerá como uma estrela adicional no familiar padrão da Cruz do Norte (veja acima). Este é um caso histórico, uma vez que nenhum astrônomo jamais foi capaz de prever com precisão quando e onde uma colisão estelar ocorreria no passado.

Além do mais, esta descoberta é extremamente significativa pois representa uma ruptura com o processo de descoberta tradicional. Não só as pequenas instituições de pesquisa e universidades não foram as únicas a passar a frente nesses tipos de descobertas no passado, mas as equipes de estudantes e professores também não foram as únicas que tornou isso real. Como explicou Molnar:

"A maioria dos grandes projetos científicos são feitos em grupos enormes com milhares de pessoas e bilhões de dólares. Esse projeto é justamente o oposto. Isso já foi feito usando um pequeno telescópio, com um professor e alguns estudantes à procura de algo que não é provável. Ninguém jamais previu uma explosão de Nova antes. Por que pagar alguém para fazer algo que quase certamente não vai ter sucesso? É uma proposta de alto risco. Mas pelo Calvin é apenas o meu risco, e eu posso usar o meu trabalho sobre questões interessantes, abertas para trazer emoção extra em minha sala de aula. Alguns projetos ainda têm uma vantagem quando você não tem tanto tempo e dinheiro."

O modelo que o Prof. Molnar e sua equipe construíram do sistema de estrelas duplas KIC 9832227, que é um binário de contato (ou seja, duas estrelas que estão se tocando). Crédito: calvin.edu.

Ao longo do próximo ano, Molnar e seus colegas estarão monitorando KIC 9832227 em vários comprimentos de onda. Isso será feito com a ajuda do NROA Very Large Array (VLA), da NASA Infrared Telescope Facility em Mauna Kea, e da ESA XMM-Newton. Estes observatórios vão estudar as emissões da estrela em rádio, infravermelho e raios-X, respectivamente.

Molnar também espera que os astrônomos amadores sejam capazes de monitorar o tempo e as variações da órbita do par brilhante. E se ele e as previsões de sua equipe estiverem corretas, cada aluno e astrônomo amador no hemisfério norte - para não mencionar as pessoas que estarão caminhando ou acampando - verão um show de um par de luzes impressionante. Isso é certeza de ser um evento de uma-vez-na-vida, portanto, fique atento para mais informações!

Curiosamente, esta descoberta histórica é também o tema de um filme documentário. Intitulado " Luminous ", o documentário - que é dirigido por Sam Smartt, professor da Calvin e artes, comunicação e ciências - narra o processo que levou Prof. Molnar e sua equipe para fazer esta descoberta sem precedentes. O documentário também incluirá cenas de como acontecerá a Red Nova em 2022, e é esperado para ser lançado em 2023.

Confira o trailer:

Leitura adicional: Calvin College , Ciência Mag
Traduzido e adaptado de Universe Today