Tecnologia Científica
Possível 'Superquilonova' explodiu não uma, mas duas vezes
Uma dupla explosão pode ter produzido ondas gravitacionais e luz.
Por
Whitney Clavin - 17/12/2025
Esta ilustração artística mostra um evento hipotético conhecido como superquilonova. Uma estrela massiva explode em uma supernova (à esquerda), gerando elementos como carbono e ferro. Em seguida, duas estrelas de nêutrons nascem (ao centro), sendo que pelo menos uma delas acredita-se ser menos massiva que o nosso Sol. As estrelas de nêutrons espiralam em direção uma à outra, enviando ondas gravitacionais que se propagam pelo cosmos, antes de se fundirem em uma dramática quilonova (à direita). As quilonovas semeiam o universo com os elementos mais pesados, como ouro e platina, que brilham com luz vermelha. Crédito: Caltech/K. Miller e R. Hurt (IPAC)
Quando as estrelas mais massivas chegam ao fim de suas vidas, explodem em espetaculares explosões de supernova, que semeiam o universo com elementos pesados como carbono e ferro. Outro tipo de explosão — a kilonova — ocorre quando um par de estrelas densas e mortas, chamadas estrelas de nêutrons, colidem, forjando elementos ainda mais pesados como ouro e urânio. Esses elementos pesados estão entre os blocos de construção básicos de estrelas e planetas.
Até o momento, apenas uma kilonova foi confirmada de forma inequívoca, um evento histórico conhecido como GW170817, que ocorreu em 2017. Nesse caso, duas estrelas de nêutrons colidiram, enviando ondulações no espaço-tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, bem como ondas de luz através do cosmos. A explosão cósmica foi detectada em ondas gravitacionais pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) da Fundação Nacional de Ciência dos EUA e seu parceiro europeu, o detector de ondas gravitacionais Virgo, e em ondas de luz por dezenas de telescópios terrestres e espaciais ao redor do mundo.
Agora, astrônomos estão relatando evidências de um possível segundo evento de kilonova, mas o caso não está encerrado. Na verdade, a situação é muito mais complexa, pois acredita-se que a kilonova candidata, chamada AT2025ulz, tenha se originado da explosão de uma supernova ocorrida horas antes, obscurecendo a visão dos astrônomos.
"No início, por cerca de três dias, a erupção parecia exatamente com a primeira kilonova de 2017", diz Mansi Kasliwal (PhD '11), professora de astronomia e diretora do Observatório Palomar do Caltech, perto de San Diego. "Todos estavam tentando observá-la e analisá-la intensamente, mas depois começou a parecer mais com uma supernova, e alguns astrônomos perderam o interesse. Nós não."
Kasliwal é a autora principal de um novo estudo que descreve as descobertas, publicado no The Astrophysical Journal Letters . No artigo, ela e seus colegas descrevem evidências de que esse evento incomum pode ser uma superkilonova inédita, ou seja, uma kilonova desencadeada por uma supernova. Tal evento já havia sido hipotetizado, mas nunca observado.
A primeira evidência da possível raridade surgiu em 18 de agosto de 2025, quando os detectores gêmeos do LIGO, na Louisiana e em Washington, bem como o Virgo, na Itália, captaram um novo sinal de onda gravitacional. Em poucos minutos, a equipe que opera os detectores de ondas gravitacionais (uma colaboração internacional que também inclui a organização que opera o detector KAGRA, no Japão) enviou um alerta à comunidade astronômica, informando que ondas gravitacionais haviam sido registradas, aparentemente provenientes da fusão de dois objetos, sendo pelo menos um deles excepcionalmente pequeno. O alerta incluía um mapa aproximado da localização da fonte.
"Embora não seja tão confiável quanto alguns de nossos alertas, este evento rapidamente chamou nossa atenção como um candidato potencialmente muito intrigante", diz David Reitze, diretor executivo do LIGO e professor de pesquisa no Caltech. "Continuamos analisando os dados e está claro que pelo menos um dos objetos em colisão tem menos massa do que uma estrela de nêutrons típica."
Algumas horas depois, o Zwicky Transient Facility (ZTF), uma câmera de levantamento no Observatório Palomar, foi o primeiro a identificar um objeto vermelho que desaparecia rapidamente a 1,3 bilhão de anos-luz de distância, e que se acredita ter se originado no mesmo local da fonte de ondas gravitacionais. O evento, inicialmente chamado de ZTF 25abjmnps, foi posteriormente renomeado para AT2025ulz pelo Servidor de Nomes de Transientes da União Astronômica Internacional.
Cerca de uma dúzia de outros telescópios voltaram suas atenções para o alvo a fim de aprender mais, incluindo o Observatório WM Keck no Havaí, o telescópio Fraunhofer no Observatório Wendelstein na Alemanha e um conjunto de telescópios ao redor do mundo que anteriormente faziam parte do programa GROWTH (Global Relay of Observatories Watching Transients Happen) , liderado por Kasliwal.
As observações confirmaram que a erupção de luz havia se dissipado rapidamente e brilhado em comprimentos de onda vermelhos — assim como a GW170817 havia feito oito anos antes. No caso da kilonova GW170817, as cores vermelhas provinham de elementos pesados como o ouro; esses átomos têm mais níveis de energia eletrônica do que elementos mais leves, portanto, bloqueiam a luz azul, mas permitem a passagem da luz vermelha.
Então, dias após a explosão, AT2025ulz começou a brilhar novamente, a ficar azul e a apresentar hidrogênio em seu espectro — todos sinais de uma supernova, e não de uma kilonova (especificamente uma supernova de colapso do núcleo com envelope removido). Geralmente, não se espera que supernovas de galáxias distantes gerem ondas gravitacionais suficientes para serem detectadas pelo LIGO e pelo Virgo, enquanto as kilonovas são. Isso levou alguns astrônomos a concluir que AT2025ulz foi desencadeada por uma supernova comum e não estava, de fato, relacionada ao sinal de ondas gravitacionais.
O que pode estar acontecendo?
Kasliwal afirma que várias pistas a alertaram de que algo incomum havia ocorrido. Embora 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 nêutrons na fusão era menos massiva que o nosso Sol, um indício de que uma ou duas pequenas estrelas de nêutrons poderiam ter se fundido para produzir uma kilonova.
Estrelas de nêutrons são os restos de estrelas massivas que explodem como supernovas. Acredita-se que elas tenham aproximadamente o tamanho de São Francisco (cerca de 25 quilômetros de diâmetro), com massas que variam de 1,2 a cerca de três vezes a massa do nosso Sol. Alguns teóricos propuseram maneiras pelas quais as estrelas de nêutrons poderiam ser ainda menores, com massas inferiores à do Sol, mas nenhuma foi observada até o momento. Os teóricos invocam dois cenários para explicar como uma estrela de nêutrons poderia ser tão pequena. Em um deles, uma estrela massiva girando rapidamente explode em supernova e, em seguida, se divide em duas minúsculas estrelas de nêutrons subsolares em um processo chamado fissão.
No segundo cenário, chamado fragmentação, a estrela que gira rapidamente explode novamente em supernova, mas, desta vez, um disco de material se forma ao redor da estrela em colapso. O material irregular do disco se aglomera em uma pequena estrela de nêutrons de maneira semelhante à formação de planetas.
Com o LIGO e o Virgo tendo detectado pelo menos uma estrela de nêutrons subsolar, é possível, de acordo com as teorias propostas pelo coautor Brian Metzger, da Universidade de Columbia, que duas estrelas de nêutrons recém-formadas tenham espiralado juntas e colidido, explodindo como uma kilonova que enviou ondas gravitacionais que se propagaram pelo cosmos. À medida que a kilonova expelindo metais pesados, ela teria inicialmente brilhado em luz vermelha, conforme observado pelo ZTF e outros telescópios. Os detritos em expansão da explosão inicial da supernova teriam obscurecido a visão dos astrônomos sobre a kilonova.
Em outras palavras, uma supernova pode ter dado origem a duas estrelas de nêutrons gêmeas que, em seguida, se fundiram para formar uma kilonova.
"A única maneira que os teóricos encontraram para o nascimento de estrelas de nêutrons subsolares é durante o colapso de uma estrela que gira muito rapidamente", diz Metzger. "Se essas estrelas 'proibidas' se emparelharem e se fundirem emitindo ondas gravitacionais, é possível que tal evento seja acompanhado por uma supernova, em vez de ser visto como uma kilonova pura."
Mas, embora essa teoria seja tentadora e interessante de se considerar, a equipe de pesquisa ressalta que não há evidências suficientes para fazer afirmações definitivas.
A única maneira de testar a teoria das superkilonovas é encontrar mais delas. "Futuros eventos de kilonova podem não se parecer com a GW170817 e podem ser confundidos com supernovas", diz Kasliwal. "Podemos buscar novas possibilidades em dados como este do ZTF, bem como do Observatório Vera Rubin, e em projetos futuros como o Telescópio Espacial Nancy Roman da NASA, o UVEX da NASA [liderado por Fiona Harrison do Caltech], o Deep Synoptic Array-2000 do Caltech e o Cryoscope do Caltech na Antártica. Não sabemos com certeza se encontramos uma superkilonova, mas o evento, sem dúvida, é revelador."
O artigo, intitulado " ZTF25abjmnps (AT2025ulz) e S250818k: Uma superkilonova candidata a partir de um gatilho de onda gravitacional subsolar abaixo do limiar ", foi financiado pela Fundação Gordon e Betty Moore, pela Fundação Knut e Alice Wallenberg, pela Fundação Nacional de Ciência (NSF), pela Fundação Simons, pelo Departamento de Energia dos EUA, por uma Bolsa de Pós-Doutorado McWilliams e pela Universidade de Ferrara, na Itália. Outros autores do Caltech incluem Tomás Ahumada (atualmente no NOIRLab, Chile), Viraj Karambelkar (atualmente na Universidade Columbia), Christoffer Fremling, Sam Rose, Kaustav Das, Tracy Chen, Nicholas Earley, Matthew Graham, George Helou e Ashish Mahabal.
O ZTF do Caltech é financiado pela NSF e por uma colaboração internacional de parceiros . Apoio adicional vem da Fundação Heising-Simons e do próprio Caltech. Os dados do ZTF são processados ??e arquivados pelo IPAC, um centro de astronomia do Caltech.
