Quando estrelas muito grandes chegam ao fim de suas vidas, elas explodem em supernovas, espalhando elementos como carbono e ferro no espaço. Outro tipo de explosão mais raro ocorre quando duas estrelas de nêutrons (restos densos de estrelas mortas) colidem. Este evento é chamado de quilonova e produz elementos mais pesados, como ouro e urânio. Esses materiais são ingredientes essenciais na formação de estrelas, planetas e, em última análise, de tudo que vemos ao nosso redor.
Até agora, os cientistas confirmaram apenas um exemplo claro de quilonova. O evento, denominado GW170817, ocorreu em 2017, quando duas estrelas de nêutrons se fundiram. A colisão emitiu ondas gravitacionais e luz, permitindo aos pesquisadores observá-la de diversas maneiras. O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) da National Science Foundation e seu parceiro europeu Virgo detectaram as ondas gravitacionais, enquanto telescópios ao redor do mundo capturaram a luz da explosão.
Um novo e intrigante evento cósmico
Os astrónomos acreditam agora que podem ter encontrado evidências de uma segunda quilonova, embora a imagem esteja longe de ser simples. O evento candidato, denominado AT2025ulz, parece estar relacionado com uma supernova que ocorreu apenas algumas horas atrás. A explosão anterior pode ter ocultado detalhes importantes, tornando o evento mais difícil de explicar.
“Inicialmente, durante cerca de três dias, a erupção 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 observá-la e analisá-la, mas depois começou a parecer-se mais com uma supernova e alguns astrónomos perderam o interesse. Mas nós não.”
Um estudo liderado por Kaslivar descreve as descobertas Comunicações do Jornal Astrofísico. A sua equipa acredita que este evento invulgar pode representar algo inteiramente novo, uma superquilonova, ou seja, uma quilonova causada por uma supernova. Embora os cientistas tenham proposto a ideia antes, ela nunca foi observada.
Ondas gravitacionais apontam para algo incomum
Os primeiros sinais deste evento raro apareceram em 18 de agosto de 2025. Os detectores LIGO na Louisiana e no estado de Washington e o detector Virgo na Itália registraram um novo sinal de onda gravitacional. Em poucos minutos, astrónomos de todo o mundo foram alertados de que o sinal poderia ter vindo de dois objetos em fusão. Pelo menos um desses objetos parece ser anormalmente pequeno. O alerta também inclui a localização aproximada no céu.
“Embora não seja tão confiante quanto alguns de nossos alertas, rapidamente chamou nossa atenção como um evento candidato potencialmente muito interessante”, disse David Reitze, diretor executivo do LIGO e professor de pesquisa da Caltech. “Continuamos a analisar os dados e está claro que pelo menos um dos objetos em colisão era menos massivo do que uma estrela de nêutrons típica”.
Poucas horas depois, o Zwicky Transient Facility (ZTF) do Observatório Palomar descobriu uma fonte vermelha desbotada a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância, na mesma região do sinal da onda gravitacional. O objeto foi inicialmente designado ZTF 25abjmnps e posteriormente designado oficialmente AT2025ulz.
sinais variantes no tempo
Cerca de uma dúzia de telescópios em todo o mundo logo começaram a observar o evento, incluindo o Observatório WM Keck no Havaí, o Telescópio Fraunhofer na Alemanha e instalações associadas ao programa GROWTH (Global Observatory Relay of Observing Transient Occurrences) liderado por Kaslivar.
As primeiras observações mostraram que o objeto desapareceu rapidamente e brilhou em vermelho, semelhante ao que foi visto na quilonova de 2017. Nesse evento inicial, a cor vermelha veio de elementos pesados como o ouro, que absorvem a luz azul e permitem a passagem dos comprimentos de onda vermelhos.
No entanto, o comportamento do AT2025ulz mudou rapidamente. Poucos dias após o flash inicial, ele brilha novamente, brilhando mais azul e mostrando hidrogênio no espectro. Essas características são típicas de supernovas, especificamente supernovas de “colapso do núcleo com remoção de revestimento”, em vez de quilonovas. Como 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 sinais anteriores.
Pistas apontam para uma possível superquilonova
Kaslivar e sua equipe notaram alguns sinais de que o evento não se enquadrava em nenhuma das categorias. AT2025ulz não se enquadra exatamente nas características de uma quilonova clássica ou de uma supernova típica. Entretanto, dados de ondas gravitacionais sugerem que pelo menos um dos objetos em fusão era menos massivo que o Sol, levantando a possibilidade de que duas estrelas de neutrões invulgarmente pequenas estivessem envolvidas.
Estrelas de nêutrons são os remanescentes densos deixados após a explosão de uma estrela massiva. Eles têm aproximadamente o tamanho de São Francisco (cerca de 25 quilômetros de diâmetro) e normalmente têm uma massa de 1,2 a 3 vezes a do Sol. Algumas teorias sugerem que podem até existir estrelas de nêutrons menores, mas nenhuma foi observada diretamente.
Os cientistas propuseram duas maneiras pelas quais essas pequenas estrelas de nêutrons poderiam se formar. Num caso, uma estrela massiva e de rotação rápida explode e divide-se em duas estrelas de neutrões mais pequenas através de um processo chamado fissão. Noutro cenário chamado fragmentação, a explosão cria um disco de material em torno do núcleo colapsado, com os aglomerados no disco formando eventualmente uma pequena estrela de neutrões, semelhante à forma como os planetas se formam.
Colisões ocultas dentro de supernovas
O coautor Brian Metzger, da Universidade de Columbia, disse que é possível que duas estrelas de nêutrons recém-formadas tenham espiralado para dentro e colidido, criando uma quilonova que emitiu ondas gravitacionais. Quando isso acontece, a explosão inicialmente parece vermelha como vista com um telescópio devido à formação de elementos pesados. Ao mesmo tempo, os detritos das primeiras supernovas podem obscurecer a visão, escondendo as quilonovas dentro delas.
Resumindo, a supernova pode ter produzido duas estrelas de nêutrons recém-nascidas, que rapidamente se fundiram para criar uma segunda explosão.
“A única maneira proposta pelos teóricos para criar uma estrela de nêutrons subsolar é durante o colapso de uma estrela em rotação muito rápida”, disse Metzger. “Se estas estrelas ‘proibidas’ se emparelharem e se fundirem emitindo ondas gravitacionais, então tal evento poderá ser acompanhado por uma supernova, em vez de ser visto como uma quilonova nua.”
preciso de mais evidências
Embora esta explicação seja convincente, os investigadores sublinham que permanece incerta. Atualmente não existem evidências suficientes para confirmar que AT2025ulz é de fato uma superquilonova.
Para testar esta ideia, os astrónomos precisam de identificar mais eventos semelhantes. “Os eventos futuros de quilonovas podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, disse Caslivar. “Podemos procurar novas possibilidades em dados da ZTF e do Observatório Vera Rubin, bem como em projetos futuros, como o Telescópio Espacial Nancy Roman da NASA, o UVEX da NASA (liderado por Fiona Harrison na Caltech), o Deep Synoptic Array-2000 da Caltech e o Crioscópio Antártico da Caltech. Não temos certeza se uma superquilonova foi descoberta, mas este evento permanece incerto.
Detalhes do estudo e financiamento
O estudo, “ZTF25abjmnps (AT2025ulz) e S250818k: Candidato superkilonovae de gatilhos de ondas de gravidade subsolar sublimiar”, foi apoiado por doações 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, uma bolsa de pós-doutorado McWilliams e uma bolsa de pós-financiamento. bolsa da American University Williams. Ferrara, Itália. Outros autores do Caltech incluem Tomás Ahumada (agora no NOIRLab, Chile), Viraj Karambelkar (agora na Columbia University), Christoffer Fremling, Sam Rose, Kaustav Das, Tracy Chen, Nicholas Earley, Matthew Graham, George Helou e Ashish Mahabal.
A ZTF da Caltech é apoiada pela NSF e um grupo parceiro internacional, com financiamento adicional da Fundação Heising-Simons e da Caltech. Os dados ZTF são processados e arquivados pelo Caltech Astronomy Center IPAC.
