Astrônomos observaram pela primeira vez o nascimento de um magnetar, uma estrela de nêutrons altamente magnetizada, e confirmaram que é a fonte de energia por trás de algumas das estrelas explosivas mais brilhantes do cosmos.
© LCO (magnetar rodeado por um disco de acreção que está oscilando)
A descoberta corrobora uma teoria proposta há 16 anos pelo físico Dan Kasen, que estabelece um novo fenômeno nas estrelas em explosão.
As supernovas superluminosas, que podem ser 10 ou mais vezes mais brilhantes do que as supernovas comuns, intrigam os astrônomos desde a sua descoberta no início da década de 2000. Pensava-se que resultavam da explosão de estrelas muito massivas, talvez com 25 vezes a massa do nosso Sol, mas elas permanecem brilhantes por muito mais tempo do que seria de esperar quando o núcleo de ferro de uma estrela colapsa e as suas camadas externas são subsequentemente expelidas.
Em 2010, Dan Kasen, agora astrofísico teórico e professor de física na Universidade da Califórnia em Berkeley, foi o primeiro a propor que um magnetar estava alimentando o brilho duradouro. De acordo com a teoria, quando uma estrela massiva entra em colapso no final da sua vida, esmaga grande parte da sua massa numa estrela de nêutrons muito compacta, um destino que fica um pouco aquém do colapso num buraco negro. Se a estrela tivesse originalmente um campo magnético muito forte, este teria sido ampliado durante a formação do magnetar, produzindo um campo 100 a 1.000 vezes mais forte do que o das normais estrelas de nêutrons com elevada rotação, os chamados pulsares. Os pulsares e os seus irmãos e altamente magnetizados, os magnetares, têm apenas cerca de 16 km de diâmetro.
À medida que o magnetar gira, o campo magnético pode acelerar partículas carregadas que colidem com os detritos da supernova em expansão, aumentando o seu brilho. Pensa-se também que os magnetares sejam a fonte das FRBs (Fast Radio Bursts).
Os pesquisadores confirmaram a ligação entre os magnetares e as supernovas superluminosas do Tipo I (SLSNe-I) após analisar dados de uma supernova de 2024 chamada SN 2024afav. Após a descoberta de SN 2024afav em dezembro de 2024, o Las Cumbres Observatory (LCO), uma rede de 27 telescópios espalhados por todo o mundo, rastreou-a e mediu o seu brilho por mais de 200 dias. A estrela em explosão estava localizada a cerca de um bilhão de anos-luz da Terra.
Os astrônomos perceberam que, após atingir o pico do brilho cerca de 50 dias após a explosão, não desapareceu gradualmente como as supernovas típicas. Em vez disso, o seu brilho oscilou lentamente para baixo, com o período das oscilações encurtando gradualmente, produzindo uma série de quatro picos. Sabia-se que as supernovas superluminosas anteriores apresentavam alguns picos na sua curva de luz em decaimento, o que alguns interpretaram como o choque da supernova colidindo com camadas de gás acumuladas em torno da estrela, iluminando-a brevemente. Mas ninguém tinha observado quatro picos.
Como é improvável que o material ao redor do magnetar seja simétrico, o disco de acreção também não seria simétrico em torno da estrela de nêutrons, levando a um desalinhamento do eixo de rotação do magnetar e do eixo de rotação do disco de acreção. Considerando que a relatividade geral afirma que uma massa em rotação arrasta o espaço-tempo consigo, o magnetar em rotação produziria um efeito conhecido como precessão de Lense-Thirring, ou seja, faria com que o disco desalinhado oscilasse. Um disco oscilante poderia bloquear e refletir periodicamente a luz do magnetar, transformando todo o sistema num farol cósmico intermitente. O tempo para que isso se repita diminui com o raio do disco, de modo que, à medida que o disco se desloca em direção ao magnetar, ele oscila mais rapidamente, fazendo com que a luz oscile mais rapidamente à medida que se desvanece.
Os astrônomos também usaram dados observacionais para estimar o período de rotação da estrela de nêutrons de 4,2 milissegundos e o campo magnético de cerca de 300 trilhões de vezes o da Terra. Ambos são características marcantes de um magnetar.
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: University of California