Quando estrelas muito massivas chegam ao fim de suas vidas, elas explodem como supernovas, espalhando elementos como carbono e ferro no espaço. Outro tipo de explosão mais raro ocorre quando duas estrelas de nêutrons, os densos remanescentes de estrelas mortas, colidem. Este evento, conhecido como quilonova, produz elementos ainda mais pesados, como ouro e urânio. Esses materiais são os ingredientes necessários para a formação de estrelas, planetas e, em última análise, de tudo o que vemos ao nosso redor.
Até agora, os cientistas confirmaram apenas um exemplo claro de quilonova. Este evento, denominado GW170817, ocorreu em 2017, quando duas estrelas de nêutrons se fundiram. A colisão produziu ondas gravitacionais e luz, permitindo aos pesquisadores observá-la de diversas maneiras. Ondas gravitacionais foram detectadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) da National Science Foundation e seu parceiro europeu Virgo, e telescópios ao redor do mundo capturaram a luz da explosão.
Um novo e misterioso evento cósmico
Os astrónomos acreditam agora que podem ter encontrado evidências da existência de uma segunda estrela, embora a situação esteja longe de ser simples. O evento candidato, denominado AT2025ulz, parece estar relacionado com uma supernova que ocorreu apenas algumas horas atrás. Esta explosão anterior poderia ter obscurecido detalhes importantes, tornando a interpretação do evento muito mais difícil.
“No início, durante cerca de três dias, a erupção parecia-se com a primeira erupção de Kilanoa em 2017”, diz Mansi Casliwal (PhD ’11), do Caltech, professor de astronomia e diretor do Observatório Palomar do Caltech, perto de San Diego. “Todos tentaram intensamente observá-la e analisá-la, mas depois tornou-se mais parecida com uma supernova e alguns astrónomos perderam o interesse. Nós não.”
Kasliwal liderou o estudo, que descreve as descobertas no Cartas de diários astrofísicos. A sua equipa sugere que este evento incomum pode ter sido algo inteiramente novo, uma superquilonova, ou seja, uma quilonova causada por uma supernova. Embora os cientistas já tenham proposto esta ideia antes, ela nunca foi observada.
Ondas gravitacionais indicam algo incomum
Os primeiros sinais deste evento raro apareceram em 18 de agosto de 2025. Os detectores LIGO em Louisiana e Washington, juntamente com o detector Virgo na Itália, registraram um novo sinal de onda gravitacional. Minutos depois, astrônomos de todo o mundo foram alertados de que o sinal provavelmente veio de dois objetos em fusão. Pelo menos um desses objetos parecia incomumente pequeno. O alerta também incluiu uma localização aproximada no céu.
“Embora não seja tão certo como alguns dos nossos alertas, rapidamente chamou a nossa atenção como um candidato a evento potencialmente muito intrigante”, diz David Reitze, diretor executivo do LIGO e professor de pesquisa na Caltech. “Continuamos a analisar os dados e está claro que pelo menos um dos objetos em colisão é menos massivo do que uma estrela de nêutrons típica”.
Poucas horas depois, o Zwicky Transient Facility (ZTF) no Observatório Palomar identificou uma fonte vermelha fraca a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância, localizada na mesma região do sinal da onda gravitacional. Originalmente denominado ZTF 25abjmnps, o objeto foi posteriormente designado oficialmente como AT2025ulz.
Um sinal que mudou com o tempo
Cerca de uma dúzia de telescópios em todo o mundo começaram rapidamente a observar o evento, incluindo o Observatório WM Keck no Havai, o Telescópio Fraunhofer na Alemanha e instalações associadas ao programa Global Relay of Observatories Watching Transient Happen (GROWTH), liderado por Caslival.
As primeiras observações mostraram que o objeto estava escurecendo rapidamente e brilhando em vermelho, semelhante ao que foi visto em Kilanoa 2017. Nesse evento anterior, a cor vermelha veio de elementos pesados, como o ouro, que absorvem a luz azul e permitem a passagem das ondas vermelhas.
Porém, logo o comportamento do AT2025ulz mudou. Poucos dias após a erupção inicial, voltou a brilhar, mudando para uma luz mais azul e mostrando hidrogénio no seu espectro. Essas características são típicas de uma supernova, especificamente uma supernova de “concha envolta e colapso do núcleo”, não uma supernova Kylon. Como as supernovas em galáxias distantes normalmente não produzem ondas gravitacionais perceptíveis, alguns astrónomos concluíram que o evento foi provavelmente uma supernova normal não relacionada com o sinal anterior.
Pistas apontam para uma possível Superkilonova
Kasliwal e sua equipe notaram vários sinais de que o evento não se enquadrava em nenhuma das categorias. AT2025ulz não correspondia exatamente às características de uma quilonova clássica ou de uma supernova típica. Ao mesmo tempo, os dados das ondas gravitacionais sugerem que pelo menos um dos objetos em fusão era menos massivo que o Sol, levantando a possibilidade de existirem duas estrelas de neutrões invulgarmente pequenas.
Estrelas de nêutrons são os remanescentes densos deixados após a explosão de estrelas massivas. Eles têm aproximadamente o tamanho de São Francisco (cerca de 25 quilômetros de diâmetro) e normalmente têm uma massa entre 1,2 e 3 vezes a do nosso Sol. Algumas teorias sugerem que podem existir estrelas de nêutrons ainda menores, mas nenhuma foi observada diretamente.
Os cientistas propuseram duas maneiras de formar essas pequenas estrelas de nêutrons. Num cenário, uma estrela massiva em rotação rápida explode e divide-se em duas estrelas de neutrões mais pequenas num processo chamado fissão. Noutro caso, conhecido como fragmentação, a explosão cria um disco de material em torno do núcleo em colapso, e os aglomerados nesse disco eventualmente formam uma pequena estrela de nêutrons, semelhante à forma como os planetas se formam.
Uma colisão oculta dentro de uma supernova
De acordo com o coautor Brian Metzger, da Universidade de Columbia, é possível que duas estrelas de nêutrons recém-formadas possam espiralar para dentro e colidir, produzindo uma quilonova que emite ondas gravitacionais. Quando isso acontecer, a explosão inicialmente parecerá vermelha devido à formação de elementos pesados, tal como os telescópios observaram. Entretanto, os detritos de uma supernova anterior poderiam obscurecer a visão, escondendo uma quilonova no seu interior.
Simplificando, a supernova pode ter criado duas estrelas de nêutrons recém-nascidas que se fundiram rapidamente, resultando em uma segunda explosão.
“A única maneira que os teóricos encontraram para o nascimento de estrelas de nêutrons subsolares foi através do colapso de uma estrela em rotação muito rápida”, diz Metzger. “Se estas estrelas ‘proibidas’ se fundirem e se fundirem, emitindo ondas gravitacionais, é possível que tal evento seja acompanhado por uma supernova, em vez de ser visto como uma quilonova nua.”
Mais evidências são necessárias
Embora esta explicação seja convincente, os investigadores sublinham que ainda é incerta. Ainda não há evidências suficientes de que o AT2025ulz seja de fato um superquilo.
Para testar esta ideia, os astrónomos precisarão de identificar mais eventos semelhantes. “Os eventos futuros de quilonovas podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, diz Caslival. “Podemos procurar novas oportunidades em dados semelhantes da ZTF, bem como do Observatório Vera Rubin e de projetos futuros, como o Telescópio Espacial Nancy Roman da NASA, o UVEX da NASA (liderado por Fiona Harrison da Caltech), o Deep Synoptic Array-2000 da Caltech e o Crioscópio Caltech na Antártida. Não sabemos ao certo se encontrámos uma superquilonova, mas mesmo assim o evento é revelador.”
Detalhes da pesquisa e financiamento
O estudo, intitulado “ZTF25abjmnps (AT2025ulz) e S250818k: Um candidato a Superkilon de um gatilho de onda gravitacional subsolar subliminar”, recebeu financiamento da Fundação Gordon e Betty Moore, da Fundação Knut e Alice Wallenberg, da National Science Foundation (NSF), da Simons Foundation, do Departamento de Energia dos EUA, McWilliams. Bolsa de Doutorado e Universidade de Ferrara na Itália. Outros autores do Caltech incluem Thomas Ahumada (agora no NOIRLab, Chile), Viraj Karambelkar (agora na Columbia University), Christopher Framling, Sam Rose, Kaustav Das, Tracy Chen, Nicholas Earley, Matthew Graham, George Helu e Ashish Mahabal.
O Caltech ZTF é apoiado pela NSF e um grupo internacional de parceiros, com financiamento adicional da Fundação Heising-Simons e do Caltech. Os dados do ZTF são processados e arquivados pelo IPAC, o Centro de Astronomia do Instituto de Tecnologia da Califórnia.
