Caltech poderá ter descoberto a primeira superquilonova

Uma equipa de investigação liderada pelo Caltech poderá ter identificado a primeira superquilonova de sempre: um fenómeno cósmico em que uma estrela explode duas vezes de formas violentamente distintas.

A análise de uma sequência de observações iniciada por uma onda gravitacional detetada no início deste ano poderá constituir a primeira evidência conhecida de uma supernova seguida de uma quilonova.

As supernovas surgem quando estrelas em rotação rápida, muito mais massivas do que o Sol, colapsam e explodem, deixando habitualmente uma estrela de neutrões.

Quilonovas e ondas gravitacionais

Já as quilonovas resultam da fusão extremamente energética de duas estrelas de neutrões, que muitas vezes começam por existir num sistema binário. Estes acontecimentos intensos propagam ondas gravitacionais pelo espaço-tempo, fazendo vibrar o próprio tecido do Universo como um sino.

Por isso, quando a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA detetou ondas gravitacionais deste tipo a 18 de agosto de 2025, os astrónomos procuraram indícios de uma colisão cataclísmica.

Poucas horas depois, a comunidade astronómica vasculhou o céu para determinar a origem exata do sinal e encontrou um objeto intrigante, que se apagava depressa, a 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.

Em certos aspetos, este acontecimento - atualmente designado AT2025ulz - era semelhante à única outra quilonova "inequivocamente confirmada", descoberta em 2017. Chamada GW170817, representou um marco científico por ter sido a primeira ocasião em que os cientistas localizaram a fonte das ondas gravitacionais e a sua origem.

Tal como no caso da GWI70817, as brasas luminosas detetadas na posição de AT2025ulz brilhavam a vermelho devido à formação de elementos pesados, como o ouro, sugerindo que tinha ocorrido uma colisão energética. Porém, depois de o brilho vermelho se desvanecer alguns dias mais tarde, AT2025ulz voltou a intensificar-se, desta vez revelando hidrogénio no seu espetro, algo típico de uma supernova e não de uma quilonova.

Afinal, tratava-se de uma supernova ou de uma quilonova? Os investigadores propõem que foi ambas as coisas.

A possível superquilonova AT2025ulz

Estudos anteriores levantaram a hipótese de que as supernovas podem, em ocasiões raras, produzir duas estrelas de neutrões a partir do seu disco de detritos em rápida rotação, em vez de apenas uma. Se colidissem e se fundissem imediatamente, poderiam gerar o sinal de ondas gravitacionais associado a uma quilonova.

Em circunstâncias normais, estas fusões dão-se no espaço aberto, o que permite observar sem obstáculos as emissões libertadas.

Brian Metzger, astrónomo da Universidade de Columbia e coautor do estudo, explicou por correio eletrónico à ScienceAlert que, desta vez, a fusão ocorreu "dentro da estrela em explosão, pelo que qualquer sinal de quilonova seria bloqueado pela massa muito maior ejetada pela estrela em explosão".

Com igual relevância, os dois objetos que colidiram e deram origem à quilonova incluíam um corpo surpreendentemente pequeno: "pelo menos um dos objetos em colisão tem uma massa inferior à de uma estrela de neutrões típica", afirma David Reitze, físico de lasers no LIGO e um dos coautores do estudo.

Por si só, esta seria uma descoberta rara, uma vez que os mecanismos de formação de estrelas de neutrões subestelares - ainda por descobrir - constituem um "grande desafio para a evolução estelar".

Prevê-se que as estrelas de neutrões tenham um limite de massa geralmente situado entre 2,2 e cerca de três massas solares, embora, em teoria, possam ter apenas 0,1 massas solares.

Em termos teóricos, existem apenas duas formas de produzir estrelas de neutrões subestelares a partir de uma supernova. Uma consiste na fissão, quando uma estrela massiva em rotação rápida se transforma numa supernova e se divide em duas estrelas de neutrões, em vez de uma; a outra envolve um processo chamado fragmentação.

No segundo cenário, uma estrela massiva em rotação rápida, com pelo menos 20 massas solares, colapsa e forma um grande disco giratório de gás com várias massas solares.

Segundos após se formar, esse disco fragmenta-se sob a ação da própria gravidade numa "nuvem de aglomerados mais pequenos que, por sua vez, colapsam em estrelas de neutrões de baixa massa, novamente em poucos segundos", explica Metzger.

Metzger disse à ScienceAlert que o processo se assemelha à formação dos planetas nos discos que rodeiam as protoestrelas.

Seja qual for a explicação, este resultado ainda incerto recorda que o Universo continuará a surpreender-nos e a desafiar-nos com os seus mistérios intermináveis. Também salienta que fenómenos tão fascinantes podem admitir várias interpretações ocultas nos dados.

São necessárias mais investigações para confirmar a superquilonova e acontecimentos semelhantes.

"Os futuros eventos de quilonova podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas", conclui Mansi Kasliwal, astrónoma do Caltech e primeira autora do estudo.

Esta investigação foi publicada em The Astrophysical Journal Letters.