Caltech poderá ter descoberto a primeira superkilonova

Uma equipa de investigadores liderada pelo Caltech poderá ter identificado a primeira superkilonova de sempre, um fenómeno cósmico no qual uma estrela explode duas vezes de formas violentamente distintas.

A análise de várias observações, iniciadas com uma onda gravitacional detetada no início deste ano, poderá ter revelado indícios da primeira supernova conhecida seguida por uma kilonova.

Superkilonova poderá combinar uma supernova e uma kilonova

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

Já as kilonovas resultam de fusões extremamente energéticas entre duas estrelas de neutrões, que frequentemente começam por existir num sistema binário. Estes eventos poderosos 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 em 18 de agosto de 2025, os astrónomos procuraram sinais de uma colisão cataclísmica.

Em poucas horas, a comunidade astronómica vasculhou o céu para localizar a origem exata do sinal e encontrou um objeto intrigante, que se apagava rapidamente, a 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.

Em determinados aspetos, este acontecimento - atualmente designado AT2025ulz - fazia lembrar a única outra kilonova "inequivocamente confirmada", descoberta em 2017. Chamada GW170817, representou um avanço marcante: foi a primeira vez que os cientistas localizaram a fonte das ondas gravitacionais e a sua origem.

Tal como no caso de GWI70817, os restos incandescentes observados na localização de AT2025ulz apresentavam um brilho vermelho associado à criação de elementos pesados, como o ouro, sinalizando que tinha ocorrido uma colisão energética. No entanto, alguns dias depois de esse brilho vermelho desaparecer, AT2025ulz voltou a intensificar-se, desta vez exibindo hidrogénio no seu espetro - uma característica típica de uma supernova, e não de uma kilonova.

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

Formação de estrelas de neutrões de baixa massa

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

Normalmente, estas fusões ocorrem no espaço aberto, permitindo uma observação desimpedida das suas emissões.

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

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

Esta descoberta é invulgar por si só, pois os mecanismos de formação destas 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 princípio, possam ter apenas 0,1 massas solares.

Em teoria, existem apenas duas formas de produzir estrelas de neutrões subestelares a partir de uma supernova: por fissão, quando uma estrela massiva em rotação rápida se torna uma supernova e se divide em duas estrelas de neutrões em vez de uma; ou através de um processo denominado fragmentação.

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

Poucos segundos após se formar, o disco fragmenta-se devido à sua própria gravidade numa "enxame de aglomerados mais pequenos que, por sua vez, colapsam em estrelas de neutrões de baixa massa, também em poucos segundos", explica Metzger.

Metzger disse à ScienceAlert que este mecanismo se assemelha à forma como os planetas surgem nos discos que envolvem as protoestrelas.

Confirmação da superkilonova exige mais investigação

Independentemente do mecanismo, este resultado ainda indeterminado recorda-nos que o Universo continuará a surpreender-nos e a confundir-nos com os seus mistérios intermináveis. Também salienta que dados sobre fenómenos tão fascinantes podem ocultar várias interpretações.

São necessários mais estudos para confirmar a superkilonova e outros acontecimentos semelhantes.

"As futuras kilonovas podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidas com supernovas", conclui Mansi Kasliwal, astrónoma do Caltech e primeira autora do estudo.

Esta investigação foi publicada em The Astrophysical Journal Letters.