Novas e Supernovas

Algumas estrelas apresentam um aumento abrupto de luminosidade devido ao início de reações termonucleares descontroladas: são as novas e as supernovas. Há registros históricos de supernovas desde aproximadamente 1300 a.C., mas as mais conhecidas são a associada à Nebulosa do Caranguejo (SN 1054), a SN 1572, a SN 1604 e a SN 1987A.

A SN 1054 foi registrada por astrônomos chineses e por povos nativos da América do Norte. A SN 1572, observada por Tycho Brahe, atingiu magnitude aparente –4. Já a SN 1604, acompanhada por Johannes Kepler, chegou a –3. A SN 1987A, detectada na Grande Nuvem de Magalhães, foi a primeira supernova visível a olho nu desde 1604 e também a primeira cuja emissão de neutrinos foi detectada na Terra, confirmando modelos teóricos de colapso estelar.

Nova Velorum 1999 (seta). Magnitude ~3 em 29/05/1999. Foto: Alberto Betzler, Zenit 12XS, filme ASA 100, exposição de 15 s.

As novas ocorrem em anãs brancas que fazem parte de sistemas binários com transferência de massa. A matéria retirada da estrela companheira forma um disco de acreção devido à conservação do momento angular. O atrito no disco faz com que parte do material caia sobre a anã branca. Quando a massa acumulada atinge temperaturas e pressões suficientes, o hidrogênio se funde numa camada superficial por meio do ciclo CNO, que é proporcional a T²⁰ — muito mais eficiente que o ciclo pp (T⁴).

Sistema binário com transferência de massa. O disco de acreção surge pela conservação do momento angular.

As supernovas são eventos muito mais energéticos. Emitem até 10⁵¹ erg no total (1 foe). A SN1987A teve luminosidade de pico de aproximadamente 10³⁸ erg/s. São classificadas como Tipo I (sem hidrogênio no espectro) e Tipo II (com hidrogênio). As SN Ia ocorrem em anãs brancas com massa próxima ao limite de Chandrasekhar (~1,4 M_☉), enquanto as SN II ocorrem por colapso de núcleo em estrelas massivas.

Comparação entre curvas de luz de supernovas do Tipo I (verde) e Tipo II (azul). As Tipo I atingem maior pico de brilho.

A curva de luz das SN Ia segue um padrão observacional conhecido como relação de Phillips, que permite utilizá-las como velas padrão para estimar distâncias cósmicas. Já as SN Ib e Ic, descobertas posteriormente, ocorrem em estrelas Wolf–Rayet com pouco ou nenhum hidrogênio, também por colapso de núcleo.

Glossário

• Magnitude aparente: Brilho observado da Terra.
• Magnitude absoluta: Brilho a uma distância padrão de 10 parsecs.
• Foe: Unidade de energia para supernovas (10⁵¹ erg).
• Espectro: Distribuição de intensidade da luz em função do comprimento de onda.
• Momento angular (L): Conservado nos sistemas binários. L = massa × velocidade × raio.