Uma equipe de astrônomos, utilizando diversos telescópios, incluindo o Observatório W. M. Keck em Maunakea, na Ilha Havaí, descobriu uma possível "superkilonova" que explodiu não uma, mas duas vezes.
© Caltech (ilustração de uma superkilonova)
A ilustração retrata um evento hipotético conhecido como superquilonova. Inicialmente, uma estrela massiva explode em uma supernova, gerando elementos como carbono e ferro (esquerda). Em seguida, duas estrelas de nêutrons nascem, sendo que pelo menos uma delas acredita-se ser menos massiva que o nosso Sol (centro). As estrelas de nêutrons espiralam em direção uma à outra, enviando ondas gravitacionais que se propagam pelo cosmos, antes de se fundirem em uma dramática kilonova (direita). As kilonovas semeiam o Universo com os elementos mais pesados que brilham em luz vermelha.
Essa descoberta sugere que o evento incomum pode ser a primeira superkilonova desse tipo, ou seja, uma kilonova desencadeada por uma supernova. Tal evento nunca havia sido observado. Quando as estrelas mais massivas chegam ao fim de suas vidas, elas explodem em espetaculares explosões de supernova, que semeiam o Universo com elementos mais pesados, como carbono e ferro. Outro tipo de explosão, a kilonova ocorre quando um par de estrelas densas e mortas, chamadas estrelas de nêutrons, colidem, forjando elementos ainda mais pesados, como ouro, platina e urânio. Os elementos pesados criados por ambas as explosões estão entre os blocos de construção básicos das estrelas e dos planetas.
Até o momento, apenas uma kilonova foi confirmada de forma inequívoca: um evento histórico conhecido como GW170817, ocorrido em 2017. Nesse caso, duas estrelas de nêutrons colidiram, enviando ondulações no espaço-tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, bem como ondas de luz, através do cosmos. A explosão cósmica foi detectada em ondas gravitacionais pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e seu parceiro europeu, o detector de ondas gravitacionais Virgo, na Itália, e em ondas de luz por dezenas de telescópios terrestres e espaciais ao redor do mundo.
O curioso caso da candidata a kilonova, AT2025ulz, é complexo e acredita-se que tenha se originado de uma explosão de supernova ocorrida horas antes, obscurecendo a visão dos astrônomos naquela ocasião e tornando o caso ainda mais complicado. Em agosto de 2025, um novo sinal de onda gravitacional foi captado pelo LIGO e pelo Virgo. Em poucos minutos, um alerta foi emitido para a comunidade astronômica contendo um mapa aproximado da fonte, sinalizando aos pesquisadores que ondas gravitacionais haviam sido registradas a partir do que parecia ser uma fusão entre dois objetos, sendo pelo menos um deles excepcionalmente pequeno.
As observações confirmaram que a erupção de luz havia se dissipado rapidamente e brilhado em comprimentos de onda vermelhos, assim como a GW170817 oito anos antes. No caso da kilonova GW170817, as cores vermelhas provinham de elementos pesados como o ouro; esses átomos possuem mais níveis de energia eletrônica do que elementos mais leves, bloqueando a luz azul, mas permitindo a passagem da luz vermelha. Então, dias após a explosão, a AT2025ulz começou a brilhar novamente, adquirir uma tonalidade azul e apresentar hidrogênio em seu espectro, todos sinais de uma supernova, e não de uma kilonova (especificamente uma supernova de colapso de núcleo e envelope despojado).
Geralmente, não se espera que supernovas de galáxias distantes gerem ondas gravitacionais suficientes para serem detectadas pelo LIGO e Virgo, enquanto as kilonovas são. Isso levou alguns astrônomos a concluir que a AT2025ulz foi desencadeada por uma supernova típica e comum, e não relacionada ao sinal de ondas gravitacionais.
Embora AT2025ulz não se assemelhasse à kilonova clássica GW170817, também não parecia uma supernova comum. Além disso, os dados de ondas gravitacionais do LIGO e Virgo revelaram que pelo menos uma das estrelas de nêutrons na fusão era menos massiva que o nosso Sol, um indício de que uma ou duas pequenas estrelas de nêutrons poderiam ter se fundido para produzir uma kilonova.
Estrelas de nêutrons são os restos de estrelas massivas que explodem como supernovas. Acredita-se que elas tenham aproximadamente o tamanho de cerca de 22 a 30 quilômetros de diâmetro, com massas que variam de 1,2 a cerca de 3 vezes a massa do nosso Sol. Alguns teóricos propuseram maneiras pelas quais as estrelas de nêutrons poderiam ser ainda menores, com massas inferiores à do Sol, mas nenhuma foi observada até o momento.
Os teóricos invocam dois cenários para explicar como uma estrela de nêutrons poderia ser tão pequena. Num cenário, uma estrela massiva em rápida rotação explode em supernova e se divide em duas minúsculas estrelas de nêutrons subsolares num processo chamado fissão. No segundo cenário, chamado fragmentação, a estrela em rápida rotação explode novamente em supernova, mas desta vez um disco de material se forma ao redor da estrela em colapso. O material irregular do disco se coalesce em uma minúscula estrela de nêutrons, de maneira semelhante à formação de planetas.
A única maneira que os teóricos encontraram para o nascimento de estrelas de nêutrons subsolares é durante o colapso de uma estrela com rotação muito rápida. Se essas estrelas se emparelharem e se fundirem emitindo ondas gravitacionais, é possível que tal evento seja acompanhado por uma supernova, em vez de ser visto como uma kilonova pura. Mas, embora essa teoria seja instigante e interessante de se considerar, a equipe de pesquisa ressalta que não há evidências suficientes para fazer afirmações definitivas. A única maneira de testar a teoria das superkilonovas é encontrar mais eventos desse tipo.
O estudo, liderado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia, foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: W. M. Keck Observatory
