Os 10 tipos de supernovas (e suas características) - Médico - 2023

Contente

Qualquer amante da Astronomia sabe que o Universo, além de ser um lugar maravilhoso e surpreendente, pode ser aterrorizante. Nos confins do Cosmos, podemos encontrar corpos celestes tão estranhos e eventos tão violentos que escapam ao nosso entendimento humano.

E de todos eles, um dos mais incríveis é conhecido como supernovas, que quando se trata de fenômenos astronômicos titânicos, são, sem dúvida, as rainhas. Estamos enfrentando explosões estelares onde são liberadas grandes quantidades de energia e raios gama que podem atravessar uma galáxia inteira, que brilham como 100.000 estrelas juntas e que atingem temperaturas de mais de 3.000.000.000 de graus Celsius.

Mas o que são supernovas? Como eles são classificados? Quantos tipos existem? O que diferencia alguns tipos de outros? Se você sempre teve curiosidade sobre a natureza dessas supernovas, você está onde deveria estar, porque no artigo de hoje iremos responder a essas e muitas outras perguntas.

As supernovas são classificadas em diferentes tipos com base em sua composição, luminosidade e processo de formação. Mesmo assim, descrever esses tipos tem sido uma tarefa muito difícil para os astrônomos. Hoje, a par das mais recentes e prestigiadas publicações científicas, iremos analisar esta classificação.

Recomendamos a leitura: "O que é uma supernova?"

O que são supernovas?

Uma supernova é uma explosão estelar que acontece quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida.. Nesse contexto, uma supernova é a última (às vezes a penúltima, já que algumas podem deixar uma estrela de nêutrons ou mesmo um buraco negro como remanescente) de estrelas que têm uma massa entre 8 e 120 vezes a do Sol.

No entanto, também pode acontecer quando uma anã branca entra em colapso devido a uma reação de fusão nuclear que a destrói. Mas vamos chegar a isso. Por enquanto, o importante é ficar com o fato de que as supernovas são explosões estelares poderosas e luminosas.

Na verdade, sua luminosidade, em seu pico, que pode durar várias semanas e até meses, pode ser comparável à de uma galáxia inteira. E é que, como dissemos, a quantidade de energia liberada é tão imensa que uma supernova pode brilhar tanto quanto 100.000 estrelas juntas.

Supernovas são eventos astronômicos relativamente raros no Universo, já que em galáxias médias como a nossa, a Via Láctea, acredita-se que 2 a 3 supernovas ocorrem a cada 100 anos. E levando em consideração que na Via Láctea pode haver mais de 400 bilhões de estrelas, na verdade estamos enfrentando eventos estranhos.

E esta baixa frequência, portanto, torna-os difíceis de estudar e detectar. Mas aqueles que pudemos observar já foram suficientes para entender sua natureza e desenvolver o sistema de classificação que veremos a seguir.

Seja como for, o que sabemos é que são fenômenos incrivelmente violentos. Sem ir mais longe, em 2006 detectamos uma supernova que se originou após a morte de uma estrela que parecia ter uma massa de 150 massas solares (acreditava-se que o limite era de 120 massas solares) e que atingiu uma luminosidade de 50.000 milhões de vezes mais intenso que o do sol.

Na verdade, as supernovas são explosões estelares que produzem flashes de luz muito intensos e que liberam tanto os elementos químicos que a estrela formou por fusão nuclear (daí se diz que somos poeira estelar) e enormes quantidades de energia (da ordem de 10 a 44 Joules), incluindo a radiação gama que pode passar por toda a galáxia. Na verdade, os raios gama de uma supernova localizada a 9.500 anos-luz de distância (oferecemos esses dados porque é onde UY Scuti está, a maior estrela do Universo, que está relativamente perto de morrer) podem causar o desaparecimento de vida na Terra .

E como se isso não bastasse, no núcleo da supernova atinge-se uma temperatura tão alta que só é superada por uma colisão de prótons (mas não conta porque é apenas no nível subatômico) ou pela temperatura de Planck. (que é a temperatura à qual o Universo estava quando, no Big Bang, foi comprimido na menor distância que pode existir), então uma supernova é o fenômeno mais quente do Universo no nível macroscópico. Estamos falando de cerca de 3 bilhões de graus.

Recomendamos que você leia: "Os 12 lugares mais quentes do Universo"

Como as supernovas são classificadas?

A classificação das supernovas é muito complexa, pois desde sua descoberta (ou melhor, descrição, porque esses fenômenos eram observados no céu desde os tempos antigos), elas têm sido uma verdadeira dor de cabeça para os astrônomos.

De qualquer forma, a classificação mais aceita é a feita por espectroscopia, ou seja, em função da interação entre a radiação eletromagnética liberada pela supernova e a matéria. Ou seja, dependendo da emissão de energia e das linhas de absorção dos elementos químicos que aparecem em seu espectro, bem como das curvas de luz. Nesse sentido, esses são os principais tipos de supernovas.

Para facilitar sua descrição, nós os dividimos em dois grupos: aqueles que são formados por explosões termonucleares (das quais falamos no início das anãs brancas) e aqueles que são formados por colapso gravitacional (os mais comuns e que respondem ao geral concepção de supernova).

1. Supernovas de explosão termonuclear: Tipo Ia

Dentro das supernovas de explosão termonuclear, há apenas um subtipo: tipo Ia. No nível espectroscópico, essas supernovas não têm hidrogênio, mas têm forte absorção de silício perto de sua luminosidade máxima. Mas em que consistem?

As supernovas do tipo Ia se formam em sistemas binários onde duas estrelas orbitam uma à outra. Mas não em todos os sistemas binários, mas em sistemas muito específicos (o que explica porque são supernovas muito estranhas): uma anã branca e uma gigante vermelha.

Durante a maior parte de sua sequência principal, as duas estrelas são muito semelhantes, mas pequenas diferenças em sua massa podem fazer com que uma entre na fase anã branca antes da outra (que ainda está na fase de gigante vermelha). Quando isso acontece, a anã branca, que tem uma densidade enorme por ser oriunda do colapso gravitacional da estrela, começa a atrair gravitacionalmente sua irmã. Em efeito, a anã branca começa a devorar sua estrela vizinha.

A anã branca aspira à gigante vermelha até que ela ultrapasse o que é conhecido como limite de Chandraskhar. Naquela época, as partículas que compõem essa anã branca não são mais capazes de suportar a pressão do corpo celeste. Assim, é iniciada uma reação nuclear em cadeia que leva à fusão, em poucos segundos, de uma quantidade tão elevada de carbono que, em condições normais, levaria séculos para queimar.

Esta enorme liberação de energia causa a emissão de uma onda de choque que destrói completamente a anã branca., dando origem a uma explosão incrivelmente luminosa (mais do que qualquer outro tipo). Mesmo assim, são supernovas muito estranhas.

Recomendamos que você leia: "As 10 estrelas mais estranhas do Universo"

2. Supernovas de colapso gravitacional

Os mais comuns e aqueles que respondem à nossa concepção de supernova. Essas supernovas não têm nada a ver com explosões termonucleares em anãs brancas, muito pelo contrário. Neste caso, são formados após o colapso gravitacional de estrelas massivas (com uma massa de pelo menos 8 massas solares) que esgotaram seu combustível.

Uma estrela morre porque gasta todo o seu combustível e, quando isso acontece, não há mais reações de fusão nuclear para equilibrar a gravidade. Ou seja, não há força que puxa para fora, apenas a gravidade, que puxa em direção ao centro. Quando esse equilíbrio é quebrado, a estrela entra em colapso sob sua própria gravidade. E é nesse momento que explode em forma de supernova, não deixando nada como remanescente (raro) ou deixando uma estrela de nêutrons e até mesmo um buraco negro como remanescente.

As supernovas geralmente ocorrem devido ao colapso gravitacional de estrelas massivas (entre 8 e 30 vezes a massa do Sol) ou hipermassivas (entre 30 e 120 vezes a massa do Sol) e, embora sejam as mais frequentes, permanecem fenômenos raros porque estima-se que menos de 10% das estrelas do Universo são tão grandes. Tendo entendido isso, vamos ver quais subtipos existem.

Recomendamos que você leia: "As 21 fases da vida de uma estrela (e suas características)"

2.1. Supernovas do tipo Ib

Ressaltamos, novamente, que o processo de formação dos oito subtipos que veremos é basicamente o mesmo: uma explosão que ocorre após o colapso gravitacional (e conseqüente morte) de uma estrela massiva ou hipermassiva. Portanto, as diferenças são reduzidas no nível da espectroscopia que discutimos. Nesse sentido, as supernovas do tipo Ib são aquelas que eles não têm hidrogênio, mas hélio. Ao contrário do tipo Ia, não há absorção de silício.

2.2. Supernovas tipo Ic

As supernovas do tipo Ic são semelhantes às Ib, embora estas, ao contrário das anteriores, não apenas tenham expelido suas camadas de hidrogênio, mas também as de hélio. Portanto, seu espectro nos diz que eles não têm hidrogênio ou hélio (ou, pelo menos, em muito pouca quantidade) em sua composição. Da mesma forma, também não há absorção de silício.

2.3. Supernovas tipo Ic - BL

Supernovas do tipo Ic - BL são um subtipo dentro de Ic com a particularidade de terem linhas espectrais especialmente largas. Isso indica que, devido à velocidade do material (de mais de 20.000 km / s), essas supernovas têm energias substancialmente maiores do que o tipo convencional Ic. De qualquer forma, não sabemos a origem desse aumento de energia.

2.4. Supernovas GRB-SNe

As supernovas GRB-SNe são um subtipo dentro das supernovas do tipo Ic - BL que vêm do termo Gamma Ray Burst (GRB). Portanto, são as supernovas que emite um jato de raios gama apontando em nossa direção, o que permite que seja detectado. Portanto, é possível que todas as supernovas tenham este jato de raios gama, mas que só podemos ver aqueles que apontam diretamente em nossa direção.

2,5. Supernovas tipo IIP / IIL

Supernovas do tipo IIP / IIL são aquelas que tem linhas largas de hidrogênio. Aparentemente, são as supernovas que geralmente se formam após o colapso gravitacional das estrelas supergigantes vermelhas, que são circundadas por uma camada de hidrogênio. Na verdade, temos dois subtipos:

Supernovas tipo IIP: A sua luminosidade progride de tal forma que, ao atingir o seu pico, atinge uma espécie de planalto na sua curva de luz. O "P" vem, na verdade, do "platô", que seria um platô.
Supernovas tipo IIL: A sua luminosidade progride de tal forma que, após atingir o seu pico, começa a descer linearmente na sua curva de luz. O "L" significa "linear".

2.6. Supernovas do tipo IIn

Supernovas do tipo IIn são aquelas que têm, em seu espectro, linhas de hidrogênio muito estreitas (mas eles têm hidrogênio, então eles não estão mais dentro do grupo I). Isso parece indicar que o hidrogênio que detectamos foi expelido da estrela antes de explodir, algo que só seria possível se, antes da explosão final da supernova, houvesse explosões anteriores. Isso foi confirmado com algumas supernovas que observamos.

2.7. Supernovas tipo IIb

As supernovas do tipo IIb são certamente as que causam mais dores de cabeça. Estas são supernovas que começam com linhas de hidrogênio intensas (que fazem parte do grupo II) para depois perder este hidrogênio e se assemelhar aos do grupo I. Mesmo assim, por suas características, constituem um subtipo próprio.

2.8. Supernovas superluminosas

As supernovas superluminosas são um tipo especial de supernovas que podem ser parte do grupo I (sem hidrogênio) ou do grupo II (com hidrogênio). O importante é que são supernovas especialmente brilhantes. De fato, são 100 vezes mais brilhantes do que as supernovas médias. Não sabemos exatamente quais eventos astronômicos tornam uma supernova superluminosa, então sua natureza permanece uma questão de debate.