Telescópio Fermi da NASA identifica motor das supernovas mais brilhantes

O telescópio espacial Fermi, da NASA, detectou pela primeira vez um sinal confirmado de raios gama proveniente de uma supernova superluminosa, uma das explosões estelares mais extremas do universo. A descoberta, publicada na revista Astronomy & Astrophysics, indica que o motor oculto por trás desses eventos colossais é um magnetar — uma estrela de nêutrons com campos magnéticos absurdamente intensos que gira centenas de vezes por segundo.

As supernovas superluminosas são eventos raros que brilham pelo menos dez vezes mais em luz visível do que as supernovas comuns, conforme detalhado em reportagem do Science Daily. Em quase duas décadas de observações, os astrônomos identificaram cerca de 400 dessas explosões excepcionais, mas nunca haviam conseguido detectar emissões de raios gama associadas a elas de forma conclusiva.

O objeto estudado, denominado SN 2017egm, explodiu na galáxia NGC 3191, localizada a aproximadamente 440 milhões de anos-luz da Terra, na constelação da Ursa Maior. Mesmo a essa distância colossal, trata-se de uma das supernovas superluminosas mais próximas já registradas, o que facilitou sua detecção pelo instrumento Large Area Telescope a bordo do Fermi.

O pesquisador Fabio Acero, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) e da Universidade de Paris-Saclay, explicou que os astrônomos passaram quase vinte anos vasculhando os dados do Fermi em busca de sinais de raios gama de milhares de supernovas. ‘Algumas pistas intrigantes foram relatadas, mas nenhuma era definitiva até agora’, afirmou Acero, que liderou o estudo internacional.

Guillem Martí-Devesa, pesquisador do Instituto de Ciências do Espaço em Barcelona, detalhou que a equipe analisou as seis supernovas superluminosas mais próximas detectadas nos primeiros dezesseis anos da missão Fermi. Apenas a SN 2017egm apresentou evidências claras de raios gama, confirmando que algumas supernovas podem ser tão luminosas em raios gama quanto em luz visível.

O modelo teórico que melhor explica o fenômeno foi desenvolvido por Indrek Vurm, da Universidade de Tartu na Estônia, e Brian Metzger, da Universidade de Columbia em Nova York. Os cálculos da dupla mostram como a radiação e as partículas geradas por um magnetar recém-nascido atravessam os destroços em expansão da supernova ao longo dos meses seguintes ao colapso estelar.

Um magnetar recém-formado pode girar várias centenas de vezes por segundo, gerando um fluxo poderoso de elétrons e pósitrons — as contrapartes de antimatéria dos elétrons. Juntas, essas partículas criam uma enorme nuvem de material de alta energia chamada nebulosa de vento de magnetar, onde colisões entre partículas produzem raios gama de diversas maneiras.

Durante os primeiros meses após a explosão, boa parte da energia dos raios gama fica presa dentro dos destroços da supernova e é convertida em luz visível de menor energia, o que explica o brilho extraordinário dessas explosões. Cerca de três meses após o colapso, à medida que os destroços se expandem e esfriam, os raios gama começam a vazar para o espaço, tornando-se detectáveis por telescópios como o Fermi.

Os pesquisadores reconhecem que processos adicionais provavelmente influenciaram a supernova durante seu longo declínio de brilho. Entre os fatores possíveis estão a queda de material de volta em direção ao magnetar e colisões entre a onda de choque em expansão e matéria expelida pela estrela séculos antes da explosão.

O estudo também avaliou a capacidade de observatórios futuros de detectar eventos semelhantes, concluindo que o Cerenkov Telescope Array Observatory, atualmente em construção, deverá ser capaz de identificar supernovas como a SN 2017egm a distâncias de até cerca de 500 milhões de anos-luz. Para isso, seriam necessárias aproximadamente 50 horas de tempo de observação por alvo.

A cientista adjunta de projeto da missão Fermi no Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, Judy Racusin, destacou que o mecanismo do magnetar como motor central se baseia em muitos avanços observacionais e teóricos sobre magnetares acumulados nos últimos vinte anos. ‘Observar raios gama de supernovas nos dará uma nova forma de explorar seu funcionamento interno’, concluiu Racusin.