Caltech
Uma dupla explosão pode ter produzido ondas gravitacionais e luz
Até agora, só uma kilonova foi confirmada de forma inequívoca. Neste caso, a candidata a kilonova, baptizada AT2025ulz, terá resultado de uma explosão de supernova ocorrida horas antes.
Quando as estrelas mais massivas chegam ao fim da vida, explodem em espectaculares supernovas, que semeiam o Universo com elementos pesados como o carbono e o ferro.
Há outro tipo de explosão — a kilonova — que ocorre quando um par de estrelas mortas muito densas, chamadas estrelas de neutrões, colidem, forjando elementos ainda mais pesados, como o ouro e o urânio. Estes elementos pesados contam-se entre os blocos fundamentais de construção de estrelas e planetas.
Até agora, só uma kilonova foi confirmada de forma inequívoca: o evento histórico conhecido como GW170817, ocorrido em 2017. Nesse caso, duas estrelas de neutrões chocaram, enviando ondulações no espaço-tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, bem como ondas de luz através do cosmos.
Agora, astrónomos relatam indícios de um possível segundo evento de kilonova — embora o caso ainda não esteja encerrado. Na verdade, a situação é muito mais complexa, porque se pensa que a candidata a kilonova, baptizada AT2025ulz, terá resultado de uma explosão de supernova ocorrida horas antes, o que acabou por obscurecer a observação por parte dos astrónomos.
“No início, durante cerca de três dias, a erupção parecia exactamente a primeira kilonova de 2017”, diz a astrónoma Mansi Kasliwal, professora de astronomia e directora do Observatório Palomar do Caltech, em comunicado.
“Toda a gente estava a tentar observá-la e analisá-la de forma intensiva, mas depois começou a parecer mais uma supernova e alguns astrónomos perderam o interesse. Nós não”, acrescenta a investigadora.
Kasliwal é a autora principal de um estudo que descreve os resultados, recentemente publicado no The Astrophysical Journal Letters. No artigo, a astrónoma e os colegas apresentam evidências de que este evento fora do comum poderá ser uma “superkilonova” inédita — isto é, uma kilonova desencadeada por uma supernova.
Um fenómeno deste tipo já tinha sido proposto em teoria, mas nunca observado.
Os primeiros sinais da possível raridade surgiram a 18 de Agosto de 2025, quando os dois detectores do LIGO na Louisiana e em Washington, bem como o Virgo, em Itália, registaram um novo sinal de ondas gravitacionais.
Em poucos minutos, a equipa que opera os detectores de ondas gravitacionais, uma colaboração internacional que inclui também a organização responsável pelo detector KAGRA, no Japão, enviou um alerta à comunidade astronómica, informando que tinham sido registadas ondas gravitacionais provenientes do que parecia ser a fusão de dois objectos — pelo menos um deles invulgarmente pequeno.
O alerta incluía um mapa aproximado da localização da fonte.
“Embora não tenha o mesmo grau de confiança de alguns dos nossos alertas, isto chamou-nos rapidamente a atenção como um candidato potencialmente muito intrigante”, diz David Reitze, director executivo do LIGO e professor de investigação no Caltech. “Continuamos a analisar os dados, e é claro que pelo menos um dos objectos em colisão tem menos massa do que uma estrela de neutrões típica”.
Algumas horas mais tarde, a Zwicky Transient Facility (ZTF), uma câmara de rastreio instalada no Observatório Palomar, foi a primeira a localizar um objecto vermelho que se desvanecia rapidamente, a 1,3 mil milhões de anos-luz, e que se pensa ter tido origem na mesma região do céu que a fonte das ondas gravitacionais.
O evento, inicialmente designado ZTF 25abjmnps, foi mais tarde rebatizado AT2025ulz pelo Transient Name Server da União Astronómica Internacional.
Cerca de uma dúzia de outros telescópios apontaram para o alvo para recolher mais dados, incluindo o Observatório W. M. Keck, no Havai, o telescópio Fraunhofer do Observatório de Wendelstein, na Alemanha, e um conjunto de telescópios em todo o mundo que anteriormente integrava o programa GROWTH (Global Relay of Observatories Watching Transients Happen), liderado por Kasliwal.
As observações confirmaram que a erupção luminosa se extinguiu rapidamente e brilhou em comprimentos de onda vermelhos — tal como acontecera com GW170817, oito anos antes.
No caso da kilonova GW170817, as cores vermelhas provinham de elementos pesados como o ouro: estes átomos têm mais níveis de energia electrónica do que elementos mais leves, pelo que bloqueiam a luz azul, mas deixam passar a luz vermelha.
Depois, dias após a explosão, a AT2025ulz começou a aumentar de brilho, a tornar-se azul e a mostrar hidrogénio nos seus espectros — sinais típicos de uma supernova e não de uma kilonova (em particular, uma supernova de colapso do núcleo com “invólucro removido”).
Em geral, não se espera que supernovas em galáxias distantes gerem ondas gravitacionais suficientes para serem detectadas pelo LIGO e pelo Virgo, ao passo que as kilonovas o podem fazer.
Isto levou alguns astrónomos a concluir que a AT2025ulz terá sido desencadeada por uma supernova banal e que, na realidade, não estaria relacionada com o sinal de ondas gravitacionais.
Kasliwal diz que vários indícios lhe sugeriram que algo de invulgar tinha ocorrido. Embora a AT2025ulz não se assemelhasse à kilonova “clássica” GW170817, também não parecia uma supernova comum.
Além disso, os dados de ondas gravitacionais do LIGO–Virgo revelaram que pelo menos uma das estrelas de neutrões na fusão tinha menos massa do que o Sol — um indício de que uma ou duas estrelas de neutrões pequenas poderiam ter-se fundido para produzir uma kilonova.
As estrelas de neutrões são os restos deixados por estrelas massivas que explodem como supernovas. Pensa-se que tenham aproximadamente o tamanho de São Francisco (cerca de 25 quilómetros de diâmetro) e massas que variam entre 1,2 e cerca de três vezes a massa do Sol.
Alguns teóricos propuseram mecanismos pelos quais as estrelas de neutrões poderiam ser ainda mais pequenas, com massas inferiores à do Sol — mas, até hoje, nenhuma foi observada.
A única forma de testar a teoria das superkilonovas é encontrar mais exemplos. “Eventos futuros de kilonova podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, diz Kasliwal.
“Não sabemos com certeza se encontrámos uma superkilonova, mas, ainda assim, este evento abre-nos os olhos”, conclui.
