No universo, existem misteriosas e poderosas explosões cósmicas azuis brilhantes chamadas Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOT) – e novas pesquisas podem finalmente ter algumas respostas sobre a origem dessas estranhas explosões.
A primeira destas explosões foi observada em 2018, e apenas 14 foram detectadas, levando a um sólido mistério para os astrónomos. Agora, porém, a equipe por trás da nova pesquisa acredita que ocorrem eventos como um pequeno remanescente estelar. buraco negro ou um Estrela de nêutronsA classe de estrelas mais quente do universo é chamada de corpos estelares massivos Estrelas com raios de lobo.
Outras possíveis origens propostas para LFPODs vão desde a morte de estrelas massivas, conhecida como colapso do núcleo. Supernovas Para eventos extremos de perturbação de marés (TDEs), buracos negros supermassivos envolvem serem dilacerados e engolidos Estrelas. Para chegar ao fundo da questão, a equipe por trás da nova pesquisa estudou as galáxias hospedeiras e os ambientes das LFBOTs para tentar descobrir o que poderiam realmente ser os precursores desses eventos explosivos. Esta análise sugere que as LFBOT emergem de ambientes muito diferentes daqueles produzidos por alguns cenários de supernovas, e que não ocorrem em ambientes normalmente esperados para eventos de perturbação de marés.
“Como os LFPODs são tão raros e as suas propriedades de curva de luz são tão diferentes de muitos outros intermediários, é difícil descobrir qual é o seu progenitor! Eles representam um fenómeno astrofísico único, mas o que poderá ser permanece uma questão em aberto,” disse Anya Nugent, líder da equipa de investigação no Centro de Astrofísica da Universidade de Harvard. O modelo em que Nugent e colegas de trabalho confiam para LFPODs é a colisão de um pequeno remanescente estelar com um núcleo de hélio que sobrou de uma estrela massiva que teve seu envelope externo de hidrogênio arrancado – uma estrela Wolf-Rayet.
“Achamos que descreve muito bem as propriedades transitórias e do hospedeiro”, explicou ele.
O que faz as estrelas Wolf-Rayet parecerem azuis?
Em contraste com outros modelos que explicam LFBOTs, como TDEs e supernovas de colapso do núcleo, o objeto compacto proposto pela equipe e o modelo de acoplamento Wolf-Rayet são facilmente responsáveis por todas as propriedades transitórias e ambientais do LFBOT, apontou Nugent.
Ao contrário das supernovas com colapso do núcleo, que ocorrem em galáxias massivas mais densas em estrelas, as fusões podem preferir galáxias mais formadoras de estrelas e menos massivas como ambientes hospedeiros, explicou Nugent. Estes, disse ele, são adequados para a criação Sistemas binários Começando como duas estrelas massivas, uma retira o material estelar da outra, transformando a “doadora” em uma estrela Wolf-Rayet. Essa estrela doadora eventualmente empurra a estrela “canibal” em direção a uma supernova com colapso do núcleo que se torna um buraco negro ou estrela de nêutrons. Eventualmente, a estrela Wolf-Rayet e sua companheira estelar remanescente se fundirão para formar um LFBOT. Isto é importante porque embora as estrelas binárias sejam comuns, nenhum sistema binário pode lançar LFBOT.
“Muitas estrelas massivas estão em sistemas binários, mas estas fusões acontecem nas condições certas, onde não se fundem umas com as outras no início da sua evolução, mas as estrelas ainda estão suficientemente próximas para se fundirem,” disse Nugent.
No modelo de fusão binária da equipa, o objeto compacto aproxima-se da sua companheira estelar e arranca a sua camada exterior de hidrogénio sem destruir completamente a estrela. Depois de centenas e milhares de anos, o buraco negro ou estrela de nêutrons que se alimenta colapsa no núcleo da estrela e a destrói, produzindo uma emissão brilhante.
“Este modelo de fusão provavelmente será tão raro quanto a taxa dos LFBOTs, mas não tão raro quanto esperávamos que fosse”, acrescentou. “Basicamente, esses ambientes são perfeitos para criar sistemas binários que convergem dessa forma.”
A equipe também considera por que os LFPODs não aparecem em campos estelares densamente compactados, onde normalmente ocorrem colisões de estrelas de nêutrons com buracos negros ou estrelas Wolf-Rayet.
Nugent e a equipe justificam isso levantando a hipótese de que o colapso da primeira estrela em um sistema binário formando matéria compacta, seja um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, pode dar a todo o sistema um “impulso” que o empurra para fora das regiões de formação estelar densamente compactadas e para galáxias mais populosas.
“Portanto, temos uma razão pela qual as LFBOT parecem estar mais deslocadas dos seus hospedeiros, em regiões onde há menos estrelas, longe do seu local de nascimento, e explodem do que as supernovas com colapso do núcleo,” disse Nugent.
A equipe apóia a colisão de remanescentes estelares Wolf-Rayet que atende ao modelo de origem LFBOT, pois raciocinam que os modelos TDE e de supernova lutam para explicar todas as propriedades observadas dessas explosões. Por exemplo, LFBOTs ocorrem em “ambientes circulares” muito densos. Estas são regiões onde as estrelas estão rodeadas por material solto, possivelmente o resultado da explosão de material da estrela progenitora no passado.
“Isto não é facilmente explicado pelo modelo TDE ou por alguns modelos de supernovas”, disse Nugent. “Além disso, os LFBOTs têm propriedades diferentes e ocorrem em ambientes diferentes dos TDEs e das supernovas, por isso a grande questão é: se todos provêm do mesmo material, o que explica esta diferença?”
Uma explicação mais plausível é que os LFBOTs vêm de um canal e grupo completamente diferente, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro colidindo com uma estrela Wolf-Rayet parece se ajustar a todas as propriedades observadas dos LFBOTs.
No entanto, Nugent reconhece que este modelo de génese só pode ser investigado de forma robusta quando os astrónomos aumentarem a população de LFBOTs conhecidas. Esse passo inventivo foi realizado por Vera C. Espera-se que o Observatório Rubin e seu novo Legacy Survey of Space and Time (LSST) decenal desempenhem um papel fundamental.
“Seria surpreendente encontrar LFBOTs fracos de Rubin a distâncias cosmológicas ainda maiores, o que não só nos daria uma população maior, mas também mostraria como as LFBOTs e os seus progenitores evoluíram ao longo do tempo cósmico”, concluiu.
Uma versão pré-revisada dos resultados do painel está disponível no site do Research Repository arXiv.
