James Webb vê explosão estelar de 11,7 bilhões de anos

Astrônomos que analisam dados do Telescópio Espacial James Webb confirmaram uma das supernovas mais distantes já identificadas. Batizada de SN 2023aeaf, ela explodiu quando o Universo tinha cerca de 2 bilhões de anos.

A luz desse evento levou aproximadamente 11,7 bilhões de anos para chegar até nós. O registro permite estudar a morte de uma estrela massiva em uma época em que as galáxias ainda apresentavam poucos elementos pesados.

A SN 2023aeaf apareceu em imagens do levantamento COSMOS-Web e apresenta redshift de 3,195. Na prática, isso coloca a explosão em uma fase muito antiga da história do Universo .

Supernovas provocadas pelo colapso do núcleo de estrelas massivas interessam aos astrônomos por mais de um motivo. Elas ajudam a indicar onde estrelas estão se formando e, quando explodem, modificam o gás ao redor. Esse material pode participar da formação de novas estrelas.

Há, porém, uma lacuna importante no conhecimento científico. A maioria das supernovas estudadas em detalhes está relativamente próxima. No Universo jovem, a concentração de elementos pesados era muito menor, e ainda não está claro se isso alterava o comportamento dessas explosões.

Valeria Aparicio, do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, e sua equipe compararam a evolução do brilho e das cores da SN 2023aeaf com simulações de diferentes tipos de supernova.

O resultado aponta para uma supernova Tipo II, com probabilidade de 97,2%. Esse fenômeno acontece quando uma estrela massiva esgota seu combustível nuclear. O núcleo de ferro então entra em colapso sob a própria gravidade, desencadeando a explosão.

A presença de hidrogênio no espectro é uma das características desse tipo de evento. Isso ocorre porque a estrela ainda conserva sua camada externa rica nesse elemento quando morre.

A galáxia que abrigava a estrela também é jovem, pequena e está formando estrelas ativamente. Sua quantidade de elementos pesados é relativamente baixa.

Os pesquisadores afirmam que “o ambiente hospedeiro de baixa massa e pobre em metais da SN 2023aeaf também é consistente com as expectativas para explosões de estrelas massivas em galáxias quimicamente jovens em z ∼ 3”.

O comportamento da supernova foi reproduzido em simulações com o software STELLA. No início, o objeto apresentava temperaturas elevadas e uma aparência especialmente azul.

A hipótese mais compatível com os dados é que a onda de choque tenha atingido uma camada compacta de gás expelida pela própria estrela pouco antes da explosão. Com o enfraquecimento dessa interação, a supernova esfriou e passou para a fase de platô típica de eventos Tipo II.

Os modelos sugerem uma estrela progenitora com aproximadamente 12 vezes a massa do Sol, envolta por cerca de meia massa solar de material circunstelar. Os principais dados que sustentam a análise são:

Os próprios pesquisadores fazem uma ressalva: há poucas observações disponíveis, o que limita a precisão das estimativas sobre a estrela que originou a explosão.

Mesmo assim, a SN 2023aeaf entra para um grupo ainda pequeno de supernovas encontradas além de redshift 3. A descoberta de mais eventos semelhantes pode ajudar a calcular com maior precisão a frequência dessas explosões e, a partir dela, reconstruir como a formação de estrelas evoluiu ao longo da história cósmica.

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