Mesmo que você não soubesse nada sobre astronomia, entenderia que a explosão de estrelas é um evento forte e com consequências. Como eles poderiam não ser? As supernovas desempenham um papel fundamental no Universo com as suas mortes energéticas e destrutivas.
Existem diferentes tipos de supernovas explodindo em todo o Universo, com diferentes progenitores e diferentes remanescentes. O Instalação transitória de Zwicky detectou 100.000 supernovas e classificou 10.000 delas.
O Zwicky Transient Facility (ZTF) é um levantamento astronômico de campo amplo que leva o nome do prolífico astrônomo suíço Fritz Zwicky. No início da década de 1930, Zwicky e o seu colega Walter Baade cunharam o termo “supernova” para descrever a transição de estrelas normais da sequência principal em estrelas de neutrões. Na década de 1940, Zwicky e seu colega desenvolveram o moderno sistema de classificação de supernovas. A ZTF leva seu nome por causa dessas e de muitas outras contribuições científicas. (Zwicky também foi humanitário e filósofo.)
O ZTF observa em óptica e infravermelho e foi construído para detectar transitórios com o Telescópio Samuel Oschin no Observatório Palomar no condado de San Diego, Califórnia. Transientes são objetos que mudam de brilho rapidamente ou objetos que se movem. Embora as supernovas (SN) não se movam, elas definitivamente mudam de brilho rapidamente. Eles podem ofuscar toda a sua galáxia hospedeira por meses.
Em 2017, a ZTF iniciou a sua Pesquisa transitória brilhante (BTS), um esforço dedicado à busca de supernovas (SNe). É de longe a maior pesquisa espectroscópica de SNe já realizada. O BTS descobriu 100.000 SNe potenciais, e mais de 10.000 deles foram confirmados e classificados de acordo com distância, tipo, raridade e brilho. Esses tipos de pesquisas astronômicas criam um rico conjunto de dados que ajudará os pesquisadores no futuro.
“Existem trilhões de estrelas no universo e, a cada segundo, uma delas explode. Alcançar 10.000 classificações é incrível, mas o que realmente devemos comemorar é o incrível progresso que fizemos em nossa capacidade de navegar no universo em busca de transientes, ou objetos que mudam no céu, e a ciência que nossos ricos dados permitirão”, disse Christoffer Fremling. , astrônomo da equipe da Caltech. Fremling lidera o Bright Transient Survey (BTS) da ZTF.
O esforço para catalogar supernovas remonta a 2012, quando bases de dados astronómicas começaram a rastreá-las oficialmente. Desde então, os astrônomos detectaram quase 16 mil deles, e a ZTF é responsável por mais de 10 mil dessas detecções.
A primeira descoberta documentada de SNe ocorreu em 185 d.C., quando astrónomos chineses registaram o aparecimento de uma “estrela convidada” no céu que brilhou durante oito meses. Nos quase dois milênios desde então, vimos muitos mais. 1987 foi um ano decisivo para a ciência das supernovas, quando uma estrela massiva explodiu na vizinha Grande Nuvem de Magalhães. Nomeado SN 1987A. foi a primeira explosão de supernova desde que o telescópio foi inventado. Esta foi também a primeira detecção direta de neutrinos de uma supernova, e a detecção é considerada por muitos como o início da astronomia de neutrinos.
Todas as noites, a ZTF detecta centenas de milhares de eventos, incluindo tudo, desde pequenos e simples asteróides no nosso Sistema Solar interior até poderosas explosões de raios gama no Universo distante. A ZTF utiliza um par de telescópios que funcionam como uma espécie de instalação de “triagem” para supernovas e transientes. O Telescópio Samuel Oschin possui uma câmera de campo amplo de 60 megapixels que fotografa o céu visível a cada duas noites. Os astrônomos detectam novos eventos transitórios subtraindo imagens da mesma parte do céu de varreduras subsequentes.
Depois, membros da equipe da ZTF estudam essas imagens e enviam as mais promissoras para o outro telescópio da ZTF, o Máquina de distribuição de energia espectral (SEDM). Este espectrógrafo robótico opera no telescópio Palomar de 60 polegadas.
“Combinamos as informações de brilho da câmera ZTF com os dados do SEDM para identificar corretamente a origem e o tipo de um transiente, um processo que os astrônomos chamam de classificação transitória”, disse Yu-Jing Qin, pós-doutorado na Caltech, que está executando muito das operações diárias da pesquisa BTS.
As detecções ZTF também são enviadas para outros observatórios ao redor do mundo que podem examinar transientes com outras instalações espectroscópicas. Cerca de 30% dos transientes da ZTF foram confirmados desta forma.
A ZTF detecta tantos transientes que é difícil para os astrônomos acompanhar. Nos últimos anos, a Caltech tem feito um esforço para desenvolver ferramentas de aprendizado de máquina que possam examinar dados espectroscópicos SEDM, classificar os transientes e enviá-los ao Transient Name Server. Em 2023, o Sistema BTSBot foi empregado para ajudar a gerenciar o fluxo de detecções.
“Desde que o BTSbot começou a operar, ele encontrou cerca de metade das supernovas ZTF mais brilhantes antes de um ser humano”, disse o estudante de doutorado Nabeel Rehemtulla da Northwestern University, desenvolvedor do BTSBot. “Para tipos específicos de supernovas, automatizamos todo o processo e o BTSbot até agora teve um desempenho excelente em mais de cem casos. Este é o futuro das pesquisas de supernovas, especialmente quando o Observatório Vera Rubin iniciar operações.”
Embora cada descoberta de supernova seja cientificamente valiosa, existem alguns destaques entre todas estas detecções.
A ZTF detectou milhares de supernovas do Tipo 1a. Eles ocorrem em sistemas binários onde uma estrela é uma anã branca. A anã branca afasta o gás da sua companheira e o gás acumula-se na anã branca. Eventualmente, isso causa uma explosão de supernova. SN 2022qmx é uma dessas supernovas Tipo 1a que parecia ser muito mais brilhante do que deveria ser. Acontece que uma galáxia intercedente estava focalizando gravitacionalmente a luz do SN, fazendo-o parecer 24 vezes mais brilhante.
A ZTF também é responsável por detectar o SNe mais próximo e mais distante (com ajuda do JWST).
“Quando começámos este projeto, não sabíamos quantos astrónomos acompanhariam as nossas deteções”, disse Fremling do Caltech. “Ver o que tantos fizeram é uma prova da razão pela qual construímos a ZTF: para pesquisar todo o céu em busca de objetos em mudança e partilhar esses dados o mais rapidamente possível com astrónomos de todo o mundo. Esse é o propósito do Transient Name Server (TNS).
O TNS é onde a comunidade astronômica global anuncia a detecção e classificação de transientes para que o trabalho não seja duplicado. Desde 2016, o TNS administrou mais de 150.000 transientes relatados e mais de 15.000 supernovas relatadas.
“Tudo é público na esperança de que a comunidade se reúna e aproveite ao máximo”, disse Fremling. “Dessa forma, não temos, digamos, 10 telescópios em todo o mundo fazendo a mesma coisa e perdendo tempo.”
Em breve, a ZTF terá um parceiro poderoso na astronomia no domínio do tempo. O Observatório Vera Rubin (VRO) deverá ver a sua primeira luz nos próximos meses e depois iniciar o seu Legacy Survey of Space and Time (LSST) de 10 anos. O LSST também detectará transientes, mas é muito mais sensível que o ZTF. Espera-se que ele detecte milhões de supernovas, e lidar com todas essas detecções exigirá uma ferramenta de aprendizado de máquina semelhante ao BTSbot.
“As ferramentas de aprendizado de máquina e IA que desenvolvemos para a ZTF se tornarão essenciais quando o Observatório Vera Rubin iniciar suas operações”, disse Daniel Perley, astrônomo da Universidade Liverpool John Moores, no Reino Unido, que desenvolveu os procedimentos de busca e descoberta para o BTS. “Já planejamos trabalhar em estreita colaboração com Rubin para transferir nosso conhecimento e tecnologia de aprendizado de máquina”, acrescentou Perley.
Pesquisas astronômicas como as realizadas pela ZTF e pelo VRO fornecem dados fundamentais que os pesquisadores usarão durante anos. É impossível saber como será utilizado em cada caso ou a que descobertas levará. Melhor ainda, o ZTF e o VRO irão se sobrepor.
De acordo com Mansi Kasliwal, professor de astronomia da Caltech, que liderará a ZTF nos próximos dois anos, este será um momento muito importante e emocionante na astronomia no domínio do tempo.
“O período de 2025 e 2026, em que a ZTF e a Vera Rubin poderão operar em conjunto, é uma notícia fantástica para os astrónomos do domínio do tempo”, disse Kasliwal. “Combinando dados de ambos os observatórios, os astrônomos podem abordar diretamente a física que explica por que as supernovas explodem e descobrir transientes rápidos e jovens que são inacessíveis apenas para ZTF ou Rubin. Estou entusiasmado com o futuro”, acrescentou Kasliwal.
