Quando estrelas muito massivas chegam ao fim de suas vidas, elas explodem como supernovas, expelindo elementos como carbono e ferro para o 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, também produz elementos mais pesados, como ouro e urânio. Esses materiais são ingredientes essenciais 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. Esse evento, denominado GW170817, ocorreu em 2017, quando duas estrelas de nêutrons se fundiram. A colisão envia ondas gravitacionais e luz, permitindo aos pesquisadores observá-la de várias maneiras. Ondas gravitacionais foram detectadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) da National Science Foundation e seu parceiro europeu Virgo, enquanto telescópios ao redor do mundo capturaram a luz da explosão.
Um novo e maravilhoso fenômeno cósmico
Os astrónomos acreditam agora ter encontrado evidências de uma segunda quilonova, embora a situação esteja longe de ser simples. O evento candidato, denominado AT2025ulz, parece estar ligado a uma supernova que ocorreu apenas algumas horas antes. Essa explosão anterior pode ter obscurecido detalhes importantes, tornando o fenómeno mais difícil de interpretar.
“No início, durante cerca de três dias, a explosão parecia a primeira quilonova de 2017”, disse Mansi Kasliwal (PhD ’11), do Caltech, professor de astronomia e diretor do Observatório Palomar do Caltech, perto de San Diego. “Todos tentavam desesperadamente observá-la e analisá-la, mas depois começou a parecer uma supernova e alguns astrónomos perderam o interesse. Nós não.”
Kasliwal liderou uma pesquisa para descrever as descobertas Cartas de diários astrofísicos. A sua equipa sugere que este evento incomum pode representar algo inteiramente novo, uma superquilonova, ou seja, uma quilonova desencadeada por uma supernova. Embora os cientistas já tenham proposto esta ideia antes, ela nunca foi vista.
Ondas gravitacionais apontam para algo incomum
O primeiro sinal deste evento raro apareceu em 18 de agosto de 2025. Os detectores LIGO na Louisiana e Washington, juntamente com o Virgo na Itália, registaram um novo sinal de onda gravitacional. Em poucos minutos, um alerta foi enviado aos astrónomos de todo o mundo, notando que o sinal provavelmente veio de dois objetos em fusão. Pelo menos um objeto parece ser excepcionalmente pequeno. O aviso também incluía uma posição aproximada no céu.
“Embora não seja tão confiante quanto alguns de nossos avisos, rapidamente chamou nossa atenção como um candidato a evento potencialmente muito interessante”, disse David Reitze, diretor executivo do LIGO e professor pesquisador da 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) do 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. Inicialmente designado ZTF 25abjmnps, o objeto recebeu posteriormente a designação oficial AT2025ulz.
Um sinal que muda 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 afiliadas ao programa GROWTH (Global Relay of Observatories Watching Transients Happen) liderado por Castlewall.
As primeiras observações mostraram que o objeto estava desaparecendo rapidamente e era semelhante ao que foi visto na quilonova de 2017. Nesse evento anterior, a cor vermelha veio de elementos mais pesados como o ouro, que absorvia a luz azul e permitia a passagem dos comprimentos de onda vermelhos.
Contudo, o comportamento do AT2025ulz logo mudou. Poucos dias após o flash inicial, ele volta a brilhar, mudando para luz azul e mostrando hidrogênio em seu espectro. Estas são as características de uma supernova, especialmente uma supernova de “envelope despojado e colapso do núcleo”, não uma quilonova. Dado que as supernovas em galáxias distantes normalmente não produzem ondas gravitacionais detectáveis, alguns astrónomos concluíram que o evento foi provavelmente uma supernova comum não relacionada com o sinal anterior.
Indica uma possível superquilonova
Kasliwal e sua equipe notaram vários sinais de que o evento não se enquadrava perfeitamente em nenhuma das categorias. AT2025ulz não correspondia exatamente às características de uma quilonova clássica ou de uma supernova típica. Ao mesmo tempo, dados de ondas gravitacionais sugeriram que pelo menos um dos objetos em fusão tinha uma massa inferior à do Sol, levantando a possibilidade de que duas estrelas de neutrões invulgarmente pequenas estivessem envolvidas.
Estrelas de nêutrons são os restos deixados após explosões estelares massivas. Eles têm aproximadamente o tamanho de São Francisco (cerca de 25 km de diâmetro) e normalmente têm entre 1,2 e três vezes a massa do nosso Sol. Algumas teorias sugerem que mesmo pequenas estrelas de nêutrons podem existir, mas nenhuma foi observada diretamente.
Os cientistas propuseram duas maneiras pelas quais essas pequenas estrelas de nêutrons poderiam se formar. Num cenário, uma estrela massiva em rotação rápida explode e divide-se em duas estrelas de neutrões mais pequenas através de um processo chamado fissão. Noutra, chamada fragmentação, a explosão cria um disco de material em torno do núcleo fragmentado, e aglomerados desse disco eventualmente formam uma pequena estrela de neutrões, à medida que 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, criando uma quilonova que emite ondas gravitacionais. À medida que isso acontece, a explosão inicialmente terá uma aparência vermelha devido à formação de elementos mais pesados, observados pelos telescópios. Entretanto, detritos de supernovas anteriores podem obscurecer a cena, escondendo a quilonova dentro dela.
Em termos simples, uma supernova pode produzir duas estrelas de nêutrons recém-nascidas que se fundem rapidamente, produzindo uma segunda explosão.
“Os teóricos descobriram a única forma de as estrelas de neutrões subsolares poderem nascer durante o colapso de uma estrela em rotação muito rápida,” diz Metzger. “Se estas estrelas ‘proibidas’ se emparelharem e se unirem para emitir ondas gravitacionais, é possível que tal evento seja causado por uma supernova e não por uma quilonova vazia.”
Mais evidências são necessárias
Embora esta explicação seja convincente, os investigadores sublinham que ainda é incerta. Ainda não há evidências suficientes para confirmar que AT2025ulz é de fato uma superquilonova.
Para testar esta ideia, os astrónomos precisam de detectar mais eventos como este. “Os eventos futuros de quilonovas podem não ser semelhantes a GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, disse Kasliwal. “Podemos explorar novas possibilidades em tais dados 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 WetScope da Caltech. Não sabemos nada sobre superquilonovas, mas mesmo assim o evento é revelador.”
Detalhes do estudo e financiamento
O estudo, intitulado “ZTF25abjmnps (AT2025ulz) e S250818k: Uma candidata a superkilonova de um gatilho de onda gravitacional sub-solar abaixo do limiar”, recebeu financiamento da Fundação Gordon e Betty Moore, da Fundação Knut e Alice Wallenberg, da National Science Foundation, da Fundação dos EUA (NSNS). Bolsa de pós-doutorado McWilliams e Universidade de Ferrara, Itália. Outros autores do Caltech incluem Tomas Ahumada (agora no NOIRLab, Chile), Viraj Karumbelkar (agora na Columbia University), Christopher Framling, Sam Rose, Kausthav Das, Tracy Chen, Nicholas Early, Matthew Graham, George Helo e Ashish Mahabal.
A ZTF da Caltech é apoiada pela NSF e um grupo internacional de parceiros, com financiamento adicional da Fundação Heising-Simmons e da Caltech. Os dados do ZTF são processados e arquivados pelo IPAC, um centro de astronomia da Caltech.
