Chirp estranho pode revelar o motor das supernovas mais brilhantes do universo

O estranho ‘chirp’ em supernova superluminosa

Um chirp nunca antes visto na luz de uma estrela em explosão revelou novas pistas sobre o motor que alimenta algumas das supernovas mais brilhantes do universo. Além disso, esse sinal inédito foi detectado na supernova superluminosa SN 2024afav, provavelmente causada pelo nascimento violento de um magnetar – uma estrela de nêutrons que gira rapidamente e apresenta um campo magnético extremamente forte.

Efeito de relatividade geral observado em magnetar

A equipe liderada pelo astrofísico Joseph Farah, do Las Cumbres Observatory, nos Estados Unidos, afirma que este evento representa a primeira evidência observacional do efeito conhecido como precessão de Lense-Thirring no ambiente de um magnetar. Portanto, esse fenômeno é previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, que sugere que o espaço-tempo ao redor de um objeto denso e rotativo como o magnetar é distorcido.

Características das supernovas superluminosas

As supernovas superluminosas estão entre as explosões mais poderosas do cosmos, brilhando até 100 vezes mais que uma supernova típica. Contudo, elas exibem um padrão incomum: enquanto a maioria das supernovas segue uma trajetória previsível, clareando e depois apagando, essas apresentam um padrão ondulante, com “picos” na intensidade luminosa.

Origem dos picos e do ‘chirp’

Cientistas já suspeitavam que magnetars recém-formados, altamente magnetizados e com rotação em escala de milissegundos, causam essas explosões. Segundo modelos, a rotação do magnetar diminui rapidamente, transferindo energia para os detritos da supernova, que absorvem e reemitem essa energia em forma de luz. Entretanto, isso não explica os picos observados na curva de luz.

No caso da supernova SN 2024afav, os astrônomos notaram que os picos da luz formavam um padrão periódico, parecido com ondas, em que o intervalo entre elas diminui progressivamente. Esse padrão é chamado de chirp, um sinal cuja frequência aumenta com o tempo.

Como o disco ao redor do magnetar cria o chirp

Farah interpreta que o chirp provém do material que voltou a cair em direção ao magnetar após a explosão, formando um disco que orbita e lentamente se aproxima do magnetar. Como o magnetar é extremamente denso e gira rapidamente, ele torce o espaço-tempo ao seu redor, fenomenalmente explicado pela precessão de Lense-Thirring ou arrasto de quadros.

Esse espaço-tempo distorcido faz com que o disco inclinado oscile, como um pião girando, bloqueando ou redirecionando periodicamente parte da energia emitida pelo magnetar, que interage com os detritos da supernova em expansão. Essa modulação cria os picos observados na luminosidade.

Com o passar do tempo, o disco se aproxima do magnetar, onde o efeito de arrasto do espaço-tempo se fortalece e o disco oscila mais rápido. Portanto, os picos ficam mais próximos, originando o efeito de chirp.

Confirmação da teoria e importância da descoberta

A equipe testou várias hipóteses, incluindo efeitos puramente newtonianos e precessão causada pelos campos magnéticos do magnetar. Entretanto, apenas a precessão de Lense-Thirring explicou perfeitamente o tempo dos picos. Segundo Farah, essa é a primeira vez que a relatividade geral foi necessária para descrever a mecânica de uma supernova.

Além disso, essa descoberta oferece evidências sólidas de que a desaceleração da rotação do magnetar é o que alimenta supernovas superluminosas, finalmente esclarecendo um mistério de longa data na astrofísica.