O colapso de uma estrela massiva pode ter dado origem a duas minúsculas estrelas de nêutrons que espiralaram juntas e se fundiram antes mesmo de conseguirem se separar da estrela-mãe.
Nesta ilustração artística, são imaginadas as três fases de uma superkilonova teórica. O colapso de uma estrela massiva em rápida rotação cria duas pequenas estrelas de nêutrons (uma das quais tem menos massa que o nosso Sol), que imediatamente espiralam e se fundem, gerando uma kilonova rica em metais pesados. Crédito: Caltech/K. Miller e R. Hurt (IPAC)
Após detectarem uma estranha combinação de sinais no verão de 2025, os astrônomos acreditam ter capturado a primeira evidência de um fenômeno único, anteriormente teorizado, mas nunca observado: uma superquilonova.
Supernovas são um fenômeno astrofísico comumente observado — uma explosão gigantesca no final do ciclo de vida de uma estrela. Elas ocorrem quando uma estrela supermassiva esgota seu combustível e seu núcleo colapsa, ou quando uma anã branca em um sistema binário rouba material suficiente de sua companheira para desencadear uma explosão termonuclear. Quando essas estrelas massivas explodem, podem deixar para trás um núcleo ultradenso conhecido como estrela de nêutrons — um resíduo estelar tão compacto que uma única colher de chá de seu material pesaria um bilhão de toneladas.
Um evento menos comum é a kilonova. Apenas uma kilonova — o evento histórico GW170817 de 2017 — foi observada até hoje. Essas colisões violentas ocorrem quando duas estrelas de nêutrons (os restos de supernovas) ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro se fundem, enviando ondas gravitacionais que se propagam pelo universo e criam elementos pesados como ouro e platina, que filtram a luz azul, resultando em um brilho vermelho característico.
Um novo estudo publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters apresenta a hipótese de um híbrido estranho e nunca antes visto: uma combinação de supernova e kilonova, apropriadamente chamada de superkilonova. A pesquisa, liderada por Mansi Kasliwal, professora de astronomia e diretora do Observatório Palomar do Caltech, sugere que uma estrela massiva colapsou em uma supernova, dando origem a duas estrelas de nêutrons, que então imediatamente espiralaram juntas e se fundiram em uma kilonova.
“Não sabemos com certeza se encontramos uma superquilonova, mas o evento, mesmo assim, é revelador”, disse Kasliwal em um comunicado à imprensa .
Sinais mistos
A descoberta começou em 18 de agosto de 2025, quando os detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo registraram um sinal, designado S250818k, proveniente de uma fonte a 1,3 bilhão de anos-luz de distância. A colaboração LIGO-Virgo-KAGRA (a equipe internacional que opera os detectores de ondas gravitacionais) enviou um comunicado à comunidade científica: eles haviam detectado ondas gravitacionais originadas do que parecia ser a fusão de duas estrelas de nêutrons, sendo que pelo menos uma delas era excepcionalmente pequena.
Os dados indicaram que os objetos em fusão tinham uma massa combinada de aproximadamente 0,87 massas solares (uma massa solar é a massa do nosso Sol). O artigo afirma que há 99% de probabilidade de que uma das estrelas de nêutrons tivesse menos de uma massa solar. A evolução estelar padrão determina que estrelas de nêutrons — os restos ultradensos de estrelas massivas colapsadas — não deveriam ser mais leves do que aproximadamente 1,2 massas solares. Encontrar objetos tão pequenos sugere uma via de formação completamente diferente daquela atualmente compreendida pela ciência. Uma teoria apresentada no artigo é que tais objetos poderiam se formar em ambientes ricos em nêutrons, como aqueles criados pelo colapso de uma estrela em rápida rotação.
Imediatamente após o anúncio, telescópios e instrumentos ao redor do mundo começaram a apontar na direção de S250818k. Poucas horas se passaram quando cientistas da Instalação de Trânsito Zwicky (ZTF) no Observatório Palomar identificaram um objeto vermelho que desaparecia rapidamente, designado AT2025ulz, vindo aproximadamente da mesma localização da origem da onda gravitacional.
Kilonova ou supernova?
Durante as primeiras 72 horas, o evento transitório comportou-se exatamente como uma kilonova: o brilho vermelho-rubi indicava a presença de elementos pesados como ouro e platina. Os astrônomos acreditavam estar testemunhando a segunda kilonova da história, e com razão. Uma kilonova teria desencadeado a detecção de ondas gravitacionais, assim como S250818k, e brilharia em vermelho, assim como AT2025ulz.
No entanto, no quarto dia, o comportamento do objeto mudou inesperadamente. Em vez de perder brilho, AT2025ulz começou a brilhar mais e a apresentar uma mudança na emissão de luz para o azul no espectro eletromagnético. A espectroscopia subsequente, realizada pelo Observatório WM Keck no Havaí, revelou as claras assinaturas de hidrogênio e hélio — os marcadores diagnósticos de uma supernova do tipo IIb com envelope removido.
Uma supernova de envelope despojado ocorre quando uma estrela massiva perde sua camada externa rica em hidrogênio antes de explodir, tipicamente por meio de ventos estelares ou, no caso de uma supernova do tipo IIb, pela perda de material para uma estrela companheira próxima em um sistema binário. Em uma explosão do tipo IIb, uma pequena fração de hidrogênio permanece, criando um sinal de curta duração antes que o interior rico em hélio domine a luz.
“No início, durante cerca de três dias, a erupção parecia exatamente com a primeira kilonova de 2017. Todos estavam tentando observá-la e analisá-la intensamente, mas depois começou a se parecer mais com uma supernova, e alguns astrônomos perderam o interesse. Nós não”, disse Kasliwal no comunicado à imprensa.
Nesse ponto, muitos astrônomos descartaram AT2025ulz como uma supernova padrão, argumentando que a ligação com o sinal de onda gravitacional era mera coincidência. Como as supernovas normalmente não geram ondas gravitacionais detectáveis, um evento do tipo IIb comum não teria nenhuma conexão física com S250818k.
Por que não ambos?
Mesmo os autores admitem que “não podem descartar estatisticamente a coincidência”. No entanto, acreditam que outra explicação seja possível. A sobreposição espacial e temporal foi suficientemente estranha para justificar uma investigação mais aprofundada. “Realizamos uma análise minuciosa para explorar a possível associação entre [AT2025ulz] e S250818k”, afirmam os autores.
Para explicar a coincidência da fusão de estrelas de nêutrons com uma explosão, os pesquisadores propõem uma hipótese envolvendo o colapso de uma estrela massiva em rápida rotação — exatamente o tipo de ambiente que poderia criar uma estrela de nêutrons com massa subsolar. Nesse cenário, o núcleo da estrela não colapsa em uma única estrela de nêutrons como esperado. Em vez disso, as intensas forças rotacionais fazem com que o núcleo se divida em duas pequenas estrelas de nêutrons com massa subsolar.
De acordo com o estudo, essas estrelas de nêutrons recém-formadas espiralariam juntas e colidiriam quase imediatamente após seu nascimento, emitindo ondas gravitacionais e produzindo elementos pesados. Como isso ocorre logo após o colapso da estrela, a kilonova resultante é obscurecida pela explosão da supernova, muito maior, criando um evento híbrido.
Colocando o super em superkilonova
O termo superkilonova não foi criado para este evento, mas os pesquisadores propõem uma ampliação de sua definição. Originalmente, o termo foi cunhado para descrever um modelo teórico no qual uma estrela massiva, girando rapidamente, colapsa diretamente em um buraco negro. Nessa teoria original, o "super" se referia ao volume imenso de metais pesados produzido pelo disco massivo de material ao redor do novo buraco negro, potencialmente gerando várias massas solares de ouro e platina.
Neste novo relatório, Kasliwal e sua equipe sugerem expandir o termo para incluir qualquer supernova de colapso de núcleo que oculte um evento semelhante a uma kilonova em seu interior. Essa nova definição se concentra na natureza híbrida do evento: uma supernova que dá origem a um par de estrelas de nêutrons que, em seguida, colidem entre si para criar um sinal de kilonova secundário.
Ainda restam dúvidas.
A equipe de pesquisa ressalta que, embora seu modelo de superkilonova se ajuste aos dados, o caso ainda não está encerrado. A distância do evento e a complexidade dos sinais sobrepostos dificultam descartar definitivamente uma coincidência fortuita entre dois eventos não relacionados.
No entanto, as implicações são significativas. Se as superquilonovas forem reais, elas fornecem um mecanismo para a criação de estrelas de nêutrons de baixa massa e explicam como alguns dos elementos mais pesados do universo são formados.
“Futuros eventos de kilonova podem não se parecer com GW170817 e podem ser confundidos com supernovas”, observou Kasliwal. A equipe aguarda as próximas missões, incluindo o Telescópio Espacial Nancy Roman da NASA e o satélite UVEX, para registrar mais desses eventos únicos em ação.
“Estabelecer uma associação mais sólida entre S250818k e AT2025ulz requer modelagem teórica mais detalhada e observações sensíveis em estágios tardios”, afirmam os autores no estudo. “Futuras detecções de fusões de estrelas de nêutrons subsolares resolveriam de forma conclusiva essa intrigante associação multimensageira.”