A equipe de pesquisa internacional relatou o trabalho na Nature Astronomy. Eles usaram interferometria no Centro para a Astronomia de Alta Resolução Angular (CHARA Array) na Califórnia, um método que combina a luz de múltiplos telescópios para criar imagens extremamente nítidas. Essa resolução adicional tornou possível obter imagens diretas desses eventos em rápida mudança à medida que evoluíam.

“As imagens nos oferecem uma visão de perto de como o material é ejectado da estrela durante a explosão,” disse Gail Schaefer, diretora do CHARA Array da Georgia State. “Capturar esses eventos transitórios requer flexibilidade para adaptar nossa programação noturna à medida que novos alvos de oportunidade são descobertos.”

O que é uma Nova e por que as Ondas de Choque São Importantes

Uma nova acontece em um sistema binário próximo quando uma anã branca, o denso núcleo remanescente de uma estrela, puxa gás de um companheiro próximo. À medida que o material roubado se acumula, pode entrar em uma reação nuclear descontrolada, desencadeando um repentino brilho no céu. Até recentemente, os astrônomos principalmente tinham que juntar indiretamente os estágios iniciais, pois os destroços em expansão pareciam um único ponto de luz.

Ver exatamente como a ejeção se disperse e interage é fundamental para explicar como as ondas de choque se formam nas novas. Essas ondas de choque foram primeiro ligadas a novas pelo Telescópio de Grande Área Fermi da NASA (LAT). Durante seus primeiros 15 anos, o Fermi-LAT detectou emissão GeV de mais de 20 novas, mostrando que essas erupções podem produzir raios gama em nossa galáxia e apontando para seu potencial como fontes de múltiplos mensageiros.

Duas Novas de 2021 com Comportamentos Muito Diferentes

A equipe se concentrou em duas novas que eruptaram em 2021 e descobriu que elas se comportaram de maneiras marcadamente diferentes. A nova V1674 Herculis foi uma das mais rápidas já registradas, subindo e desaparecendo em questão de dias. As imagens revelaram dois fluxos de gás separados movendo-se em direções perpendiculares — um sinal de que o evento envolveu múltiplas ejeções interagindo umas com as outras. O tempo foi especialmente relevante: os novos fluxos apareceram nas imagens enquanto o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA também estava detectando raios gama de alta energia, ligando diretamente a radiação impulsionada por choque a esses fluxos colidindo.

A nova V1405 Cassiopeiae se desenrolou de maneira muito mais lenta. Ela inesperadamente reteve suas camadas externas por mais de 50 dias antes de liberá-las, oferecendo a evidência mais clara até agora para uma expulsão atrasada em uma nova. Quando aquele material finalmente se libertou, provocou novos choques, e o Fermi da NASA novamente observou raios gama associados à renovação da violência.

“Essas observações nos permitem assistir a uma explosão estelar em tempo real, algo que é muito complicado e há muito se pensava ser extremamente desafiador,” disse Elias Aydi, autor principal do estudo e professor de física e astronomia na Texas Tech University. “Em vez de ver apenas um simples flash de luz, agora estamos descobrindo a verdadeira complexidade de como essas explosões se desenrolam. É como passar de uma foto granulada em preto e branco para um vídeo em alta definição.”

A Interferometria Revela Estruturas e Espectros Confirmam os Detalhes

A capacidade de ver tais estruturas finas vem da interferometria, o mesmo tipo de técnica usada para ajudar a imagear o buraco negro no centro da nossa galáxia. A equipe também comparou as imagens com espectros de grandes instalações, como o Gemini. Esses espectros rastrearam assinaturas em mudança no gás ejetado, e novos recursos espectrais se corresponderam com estruturas vistas nas imagens interferométricas, fornecendo uma confirmação direta de como os fluxos estavam se formando e colidindo.

“Este é um salto extraordinário para frente,” disse John Monnier, professor de astronomia na Universidade de Michigan, coautor do estudo e especialista em imagens interferométricas. “O fato de podermos agora assistir estrelas explodirem e imediatamente ver a estrutura do material sendo lançado ao espaço é notável. Isso abre uma nova janela para alguns dos eventos mais dramáticos do universo.”

O que Isso Muda Sobre Explosões Estelares e Raios Gama

As descobertas mostram que novas podem ser muito mais complicadas do que uma única explosão súbita. Elas também ajudam a explicar por que esses eventos geram fortes choques que produzem luz de alta energia, incluindo raios gama. O telescópio Fermi da NASA tem sido central para descobrir essa conexão, transformando novas em laboratórios do mundo real para estudar física de choque e aceleração de partículas.

“As novas são mais do que fogos de artifício em nossa galáxia — são laboratórios para a física extrema,” disse a professora Laura Chomiuk, coautora da Michigan State University e especialista em explosões estelares. “Ao ver como e quando o material é ejetado, podemos finalmente conectar os pontos entre as reações nucleares na superfície da estrela, a geometria do material ejetado e a radiação de alta energia que detectamos do espaço.”

No geral, os resultados desafiam a ideia de longa data de que as erupções de novas são eventos impulsivos únicos. As observações, em vez disso, apontam para múltiplas maneiras de uma nova se desenrolar, incluindo várias ejeções e liberação atrasada da camada externa da estrela, reformulando a compreensão científica sobre esses episódios explosivos.

“Isto é apenas o começo,” disse Aydi. “Com mais observações como essas, finalmente podemos começar a responder grandes questões sobre como as estrelas vivem, morrem e afetam seu entorno. Novas, uma vez vistas como explosões simples, estão se revelando muito mais ricas e fascinantes do que imaginávamos.”

As imagens das duas novas foram coletadas através do programa de acesso aberto do CHARA Array, apoiado pela National Science Foundation sob as Subvenções No. AST-2034336 e AST-2407956. O Colégio de Artes e Ciências da Georgia State, o Escritório do Provost e o Escritório do Vice-Presidente para Pesquisa e Desenvolvimento Econômico também fornecem apoio institucional para o CHARA Array.