Os astrônomos podem ter descoberto o primeiro exemplo de um evento cósmico explosivo chamado “superkilonova”, na forma de um sinal de onda gravitacional detectado em 18 de agosto de 2025.
Uma quilonova descreve a explosão gerada quando dois estrelas de nêutrons – restos estelares deixados para trás quando massivos estrelas morrer – se chocam, criando o único ambiente no universo conhecido violento o suficiente para forjar elementos mais pesados que o ferro, como o ouro e a prata em sua caixa de joias.
Até agora, os astrônomos fizeram a detecção inequívoca de apenas uma quilonova quando, em 2017, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser (LIGO) e o seu parceiro europeu, Virgo, detectaram o onda gravitacional sinal conhecido como GW170817. Este evento foi então observado em radiação eletromagnética por uma série de telescópios espaciais e terrestres, instrumentos de “astronomia tradicional”.
Assim, os cientistas já ficaram entusiasmados quando o LIGO e o Virgo “ouviram” um sinal designado AT2025ulz, que parecia ser a segunda detecção de um fusão de estrela de nêutrons. No entanto, a situação logo pareceu adquirir uma complexidade adicional. Após a detecção, um alerta foi enviado a astrônomos de todo o mundo, com a Zwicky Transient Facility (ZTF), uma câmera de pesquisa no Observatório Palomar, na Califórnia, a primeira a detectar um objeto vermelho que desaparece rapidamente a 1,3 bilhão de habitantes. anos-luz ausente. É aproximadamente o mesmo local da fonte das ondas gravitacionais.
“No início, durante cerca de três dias, a erupção parecia a primeira quilonova de 2017”, disse o principal autor do estudo, Mansi Kasliwal, professor de astronomia do Instituto de Tecnologia da Califórnia. disse em um comunicado. “Todos tentavam intensamente observá-la e analisá-la, mas depois começou a parecer-se mais com uma supernova e alguns astrónomos perderam o interesse. Nós não.”
Kasliwal e colegas começaram a perceber que este evento parecia ser uma quilonova resultante de uma explosão de supernova que está a obscurecer a visão dos astrónomos. Isso tornaria o AT2025ulz o resultado de uma superquilonova, um tipo de evento cósmico poderoso há muito hipotetizado, mas nunca antes detectado.
Um sinal muito estranho
Após a detecção de ondas gravitacionais deste evento, investigações adicionais realizadas por vários outros telescópios, incluindo o Observatório WM Keck no Havaí e o telescópio Fraunhofer na Alemanha, revelaram que a explosão de luz associada ao AT2025ulz desapareceu rapidamente, deixando um brilho em comprimentos de onda vermelhos de luz.
Esse era exatamente o mesmo padrão do sinal eletromagnético associado GW170817 seguiu em 2017. Este brilho vermelho é o resultado de elementos pesados como o ouro ao redor da quilonova, bloqueando a luz azul de comprimento de onda curto, mas permitindo a passagem da luz vermelha de comprimento de onda mais longo. Até agora, então quilonova.
No entanto, dias após a explosão, o AT2025ulz começou a brilhar e a ficar azul, com o aparecimento de evidências de emissões de hidrogénio. Estas são características de supernovas, não de quilonovas. O problema é que, embora as supernovas gerem ondas gravitacionais, ao contrário de uma quilonova, uma supernova a 1,3 mil milhões de anos-luz de distância não deveria ser capaz de gerar ondas gravitacionais suficientemente fortes para serem detectadas pelo LIGO.
Embora vários astrônomos estivessem prontos para concluir que AT2025ulz era apenas uma supernova comum (se é que existe algo como uma estrela explosiva comum!), Kasliwal e sua equipe notaram pistas que indicavam que este era realmente um evento muito especial. Especificamente, o sinal da onda gravitacional indicou que uma das estrelas de nêutrons envolvidas na fusão era menos massiva do que o sol. As estrelas de nêutrons têm geralmente entre 1,2 e duas vezes a massa do sol. Isto implicava para a equipa que uma ou duas pequenas estrelas de neutrões poderiam ter-se fundido para produzir uma quilonova.
Nem todas as estrelas de nêutrons são criadas iguais
Quando estrelas com cerca de 10 vezes a massa do Sol esgotam o seu combustível para a fusão nuclear, os seus núcleos colapsam sob a sua própria gravidade, enviando ondas de choque que desencadeiam uma explosão de supernova e destroem as camadas exteriores dessa estrela.
O resultado é um núcleo estelar com uma massa entre 1,2 e 2 vezes a massa do Sol, com um diâmetro de cerca de 20 quilómetros, repleto da matéria mais densa do Universo conhecido. No entanto, os cientistas teorizaram duas maneiras pelas quais algumas estrelas de nêutrons poderiam ser criadas com menos de 1,2 massas solares.
O primeiro cenário de criação de estrelas de nêutrons submassivas sugere que, se uma estrela que gira rapidamente sofre uma explosão de supernova, ela poderia se dividir em duas estrelas de nêutrons de massa subsolar, um processo chamado fissão. No segundo cenário, uma estrela que gira rapidamente sofre uma explosão de supernova, mas a estrela de nêutrons resultante é cercada por um disco de material que então se reúne para formar outra estrela de nêutrons, de forma semelhante a como os planetas se formam em torno de estrelas infantis.
Em ambos os casos, estas estrelas de neutrões emitem ondas gravitacionais à medida que giram em torno umas das outras, afastando o momento angular do sistema. Isso faz com que as estrelas de nêutrons se juntem em espiral, colidam e se fundam, produzindo elementos pesados. Isto resultaria no brilho vermelho visto pelos telescópios que perseguem o AT2025ulz. No entanto, a visão da quilonova acabou por ser obscurecida pela camada de detritos em expansão ejectada pela supernova à medida que criava as estrelas gémeas de neutrões.
“A única maneira que os teóricos encontraram para gerar estrelas de nêutrons subsolares foi durante o colapso de uma estrela que gira muito rapidamente”, disse o membro da equipe Brian Metzger, da Universidade de Columbia, no mesmo comunicado. “Se estas estrelas ‘proibidas’ 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 simples quilonova.”
Infelizmente, atualmente não há dados suficientes para confirmar que se trata de uma superquilonova. A única maneira de fazer isso é reunir mais informações.
“Os eventos futuros de quilonovas podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, disse Kasliwal. “Podemos procurar novas possibilidades em dados como este da ZTF, bem como do Observatório Vera Rubine projetos futuros, como o da NASA Telescópio Espacial Nancy RomanoUVEX da NASA, Deep Synoptic Array-2000 da Caltech e Crioscópio da Caltech na Antártida. Não sabemos com certeza se encontramos uma superquilonova, mas o evento é, no entanto, revelador.”
O pesquisa da equipe foi publicado em 15 de dezembro no The Astrophysical Journal Letters.
