Equipa do Caltech pode ter encontrado a primeira superkilonova

Uma equipa de investigadores liderada pelo Caltech pode ter identificado a primeira superkilonova já observada - um fenómeno cósmico em que uma estrela explode duas vezes, de maneiras violentamente diferentes.

A conclusão vem da análise de uma sequência de observações iniciada após a deteção de ondas gravitacionais no começo deste ano, que pode ter fornecido indícios do primeiro caso conhecido em que uma supernova é seguida por uma kilonova.

Supernova e kilonova: duas explosões, dois mecanismos

As supernovas acontecem quando estrelas de rotação rápida, muito mais massivas do que o Sol, colapsam e explodem, geralmente deixando para trás uma estrela de nêutrons.

Já as kilonovas são geradas por fusões extremamente energéticas de duas estrelas de nêutrons, que muitas vezes começam a sua história como um sistema binário. Eventos tão intensos produzem ondas gravitacionais que se espalham pelo espaço-tempo, fazendo o próprio tecido do Universo “ressoar” como um sino.

O alerta de 18 de agosto de 2025 e o objeto AT2025ulz

Quando ondas gravitacionais deste tipo foram registadas pela colaboração LIGO-Virgo-KAGRA em 18 de agosto de 2025, astrónomos passaram a procurar sinais de uma colisão catastrófica.

Em poucas horas, a comunidade astronómica vasculhou o céu para localizar a origem do sinal e encontrou um objeto intrigante, que enfraquecia rapidamente, a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz.

De certa forma, o episódio - agora chamado AT2025ulz - lembrava a única kilonova “confirmada de forma inequívoca” observada antes, em 2017. Conhecida como GW170817, ela marcou um ponto de viragem ao permitir que cientistas localizassem pela primeira vez a fonte de ondas gravitacionais e a sua origem.

Tal como em GW170817, os “restos incandescentes” associados a AT2025ulz exibiram um brilho avermelhado ligado à formação de elementos pesados, como o ouro - um sinal de que uma colisão energética tinha ocorrido. No entanto, depois de esse vermelho desaparecer alguns dias mais tarde, AT2025ulz voltou a ganhar brilho, mas agora com hidrogénio no seu espectro; algo típico de supernova, e não de kilonova.

Então, afinal, tratava-se de uma supernova ou de uma kilonova? Na visão dos investigadores, das duas.

Uma fusão escondida dentro da estrela em explosão

Trabalhos anteriores já tinham sugerido que supernovas poderiam - em ocasiões raras - lançar duas estrelas de nêutrons a partir de um disco de detritos em rotação rápida, em vez de apenas uma. Se as duas colidissem e se fundissem de imediato, poderiam gerar o sinal de ondas gravitacionais característico de uma kilonova.

Em geral, estas fusões acontecem no espaço aberto, o que permite observar as emissões sem grandes obstáculos.

Neste caso, porém, o cenário pode ter sido bem diferente. Brian Metzger, astrónomo da Columbia University e coautor do estudo, explicou ao ScienceAlert por e-mail que desta vez a fusão ocorreu “dentro da estrela em explosão, por isso qualquer sinal de kilonova seria bloqueado pela massa muito maior ejetada pela estrela ao explodir”.

O enigma de um objeto menor do que o esperado

Há ainda um ponto que torna a interpretação mais intrigante: os dois objetos que colidiram e produziram a kilonova incluíam um corpo surpreendentemente pequeno. “Pelo menos um dos objetos em colisão tem menos massa do que uma estrela de nêutrons típica”, afirma David Reitze, físico de lasers no LIGO e também coautor do estudo.

Isso, por si só, já seria raro, porque os mecanismos de formação por trás dessas estrelas de nêutrons subestelares (ainda não descobertas de forma direta) continuam a ser um “grande desafio para a evolução estelar”.

Prevê-se que estrelas de nêutrons tenham, em geral, um limite de massa entre 2,2 e cerca de três massas solares, embora, em princípio, possam ter valores tão baixos quanto 0,1 massa solar.

Duas rotas teóricas para formar estrelas de nêutrons subestelares

Em termos teóricos, existem apenas duas maneiras de produzir estrelas de nêutrons subestelares a partir de uma supernova.

A primeira seria por fissão: uma estrela massiva em rotação muito rápida explode como supernova e se divide em duas estrelas de nêutrons, em vez de formar apenas uma.

A segunda possibilidade envolve um processo chamado fragmentação. Nesse cenário, a estrela massiva em rotação rápida (com pelo menos 20 massas solares) colapsa e dá origem a um grande disco de gás em rotação, com massa de várias massas solares.

Segundos após a sua formação, esse disco fragmenta sob a própria gravidade em “um enxame de aglomerados menores que, por sua vez, continuam a colapsar em estrelas de nêutrons de baixa massa, novamente em questão de segundos”, explica Metzger.

Metzger disse ao ScienceAlert que o processo é semelhante a como planetas se formam nos discos que circundam protoestrelas.

Interpretações possíveis e necessidade de mais dados

Mesmo com estes indícios, o resultado - ainda não definitivo - serve como lembrete de que o Universo pode surpreender e confundir com os seus mistérios. Também reforça que fenómenos deste tipo podem admitir interpretações diferentes, escondidas nos próprios dados.

Mais investigação será necessária para confirmar a superkilonova e eventos semelhantes.

“Futuros eventos de kilonova podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, conclui Mansi Kasliwal, astrónoma do Caltech e primeira autora do estudo.

A pesquisa foi publicada na The Astrophysical Journal Letters.