"Chilro estranho pode revelar o que alimenta as supernovas mais brilhantes do universo."

Um “chilreio” jamais visto antes na luz de uma estrela em explosão revelou novas pistas sobre o motor que alimenta algumas das supernovas mais brilhantes do Universo.

De acordo com a análise desse sinal inédito, uma supernova superluminosa chamada SN 2024afav foi, muito provavelmente, o nascimento violento de um magnetar - uma estrela de neutrões extremamente magnética, girando muito rapidamente - cujo ambiente está a “cambalear” por causa de um efeito previsto pela relatividade geral.

O acontecimento, segundo uma equipa liderada pelo astrofísico Joseph Farah, do Observatório Las Cumbres (EUA), representa a primeira evidência observacional desse efeito - conhecido como precessão de Lense-Thirring - no ambiente de um magnetar.

“Não existia qualquer modelo capaz de explicar um padrão de ondulações que acelera ao longo do tempo”, diz Farah. “Comecei a pensar em maneiras de isso acontecer, porque o sinal parecia estruturado demais para ser fruto de interações aleatórias.”

As supernovas superluminosas estão entre as explosões mais poderosas do cosmos, podendo brilhar até 100 vezes mais do que uma supernova típica.

Elas também exibem um comportamento invulgar: a maioria das supernovas segue um percurso previsível, aumentando o brilho e depois enfraquecendo com o tempo. As supernovas superluminosas, por outro lado, mostram um tipo de padrão ondulante, com “saliências” (bumps) no brilho.

Há muito tempo, cientistas teorizam que magnetars - estrelas de neutrões recém-formadas, fortemente magnetizadas e que giram em escalas de milissegundos - podem ser a fonte de energia por trás dessas explosões.

Nos modelos, a rotação de um magnetar recém-nascido diminui logo após a formação, transferindo energia para os detritos (ejecta) da supernova que são lançados para fora; esses detritos absorvem e reemitem a energia em forma de luz. Ainda assim, esse mecanismo, por si só, não explica as “saliências” na curva de luz.

A SN 2024afav foi uma supernova superluminosa observada em 2024, a mais de 1 bilião de anos-luz de distância. Astrónomos acompanharam o evento durante meses com uma rede global de telescópios para registar a sua variação de brilho ao longo do tempo.

Ela apresentou as “saliências” típicas desse tipo de supernova, mas Farah percebeu um detalhe adicional. As ondulações seguiam um padrão nitidamente periódico, semelhante a uma onda - e o intervalo entre cada onda estava a diminuir.

Um padrão assim é o que astrónomos chamam de “chilreio” (chirp): um sinal cuja frequência aumenta com o tempo.

Na interpretação de Farah, esse “chilreio” pode ser atribuído a material que caiu de volta em direção ao magnetar recém-nascido após a explosão. Parte desse material passou a alimentar um disco em órbita, que lentamente espiralava de volta para o magnetar.

Como o magnetar é extremamente denso e gira de forma muito rápida, ele acaba por “torcer” o tecido do espaço-tempo à sua volta - um efeito previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, conhecido como precessão de Lense-Thirring, ou arrasto de referenciais (frame dragging).

Esse espaço-tempo deformado faz com que o disco inclinado oscile, como um pião. Ao oscilar, ele bloqueia periodicamente ou redireciona parte da energia que sai do magnetar e se propaga para os detritos em expansão da supernova. É isso que gera as “saliências” observadas na curva de luz.

Com o passar do tempo, o disco vai caindo gradualmente para dentro, aproximando-se do magnetar. Quanto mais perto da estrela, mais forte fica o efeito de arrasto de referenciais, e mais depressa o disco oscila. Por isso, as variações de brilho passam a ocorrer com menor espaçamento entre si, produzindo o “chilreio” observado.

“Testámos várias ideias, incluindo efeitos puramente newtonianos e uma precessão impulsionada pelos campos magnéticos do magnetar, mas apenas a precessão de Lense-Thirring correspondeu perfeitamente ao tempo do sinal”, explica Farah.

“É a primeira vez que a relatividade geral foi necessária para descrever a mecânica de uma supernova.”

O resultado fornece uma evidência forte de que o abrandamento da rotação (spin-down) de magnetars alimenta supernovas superluminosas e, por fim, esclarece as misteriosas “saliências” nas suas curvas de luz.

Isso significa que os astrónomos passam a ter um enquadramento muito mais sólido para analisar e compreender essas explosões extremas. Além disso, há implicações mais amplas: o estudo sugere que supernovas violentas oferecem um novo regime para testar a relatividade geral nos limites da física.

“Esta é a coisa mais empolgante de que já tive o privilégio de fazer parte. É a ciência com que eu sonhava quando era criança”, diz Farah. “É o Universo a dizer-nos, alto e bom som, bem na nossa cara, que ainda não o compreendemos totalmente - e a desafiar-nos a explicá-lo.”

A pesquisa foi publicada na Nature.