Pesquisadores brasileiros participam de estudo que explica fenômeno por trás de explosão de estrela

Quando estrelas muito massivas chegam ao final de suas vidas, elas colapsam e dão origem a um fenômeno conhecido como supernova. O processo de supernova é complexo e envolve diferentes fases como ejeção de camadas externas e colapso das camadas internas. Em alguns casos, existe a produção de jatos relativísticos que são fluxos de partículas e radiação lançados em velocidades próximas à da luz.

Esses jatos podem atravessar a estrela e serem observados como explosões de raios gama. Quando esse jato se forma, ele é um dos fenômenos mais luminosos do universo. No entanto, algumas das vezes, o jato acaba fracassando e fica preso na estrela. Uma das perguntas é se esses jatos fracassados podem ser a origem de transientes rápidos de raios-X (FXTs). FXTs são sinais rápidos e intensos que são observados mas ainda não são bem explicados.

Com isso, pesquisadores brasileiros do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) desempenharam um papel central no estudo de um desses FXTs. O grupo do CBPF usou técnicas de inteligência artificial para analisar as curvas de luz iniciais obtidas por dois telescópios distintos. Com ambas observações, foi possível comparar e interpretar com maior precisão os sinais observados e testar a hipótese de que o evento estudado está associado a um jato fracassado.

Jatos estelares

No fim da vida de estrelas massivas, o colapso gravitacional das camadas internas pode gerar jatos relativísticos. Esses jatos são extremamente energéticos e chegam à velocidades próximas à da luz. Eles se formam quando parte da matéria em queda é acelerada e expelida de forma que consegue perfurar as camadas externas da estrela. Quando os jatos conseguem escapar, eles produzem sinais energéticos que são observados.

Apesar dos jatos serem observados no processo de morte de estrelas, nem todas as supernovas possuem um jato associado. Alguns jatos não conseguem atravessar as camadas da estrela e ficam confinados. Com isso, a energia é liberada de forma mais fraca do que em raios gama, geralmente através de raios-X. Esses “jatos fracassados” ajudam a entender diferentes condições no colapso estelar e como isso afeta o que é observado.

FXTs

Quando uma estrela entra em supernova, suas camadas externas são expelidas como se fossem as camadas de uma cebola. Se os jatos conseguem atravessar essas camadas, eles são observados como explosões de raios gama, os GRBs. No entanto, quando os jatos fracassam e ficam presos dentro da estrela, a energia liberada é menor. Observações indicam que esses “jatos fracassados” estão associados a sinais em raios-X.

Essas emissões em raios-X ocorrem de forma rápida e, embora sejam menos energéticas que os GRBs, ainda são extremamente brilhantes no comprimento de onda de raios-X. Esses sinais intensos e breves são conhecidos como transientes rápidos de raios-X, ou FXTs. Entender esses eventos pode ajudar a explicar a diversidade das explosões estelares.

Entendendo curva de luz

Um dos eventos observados é o EP 250108a que foi observado em janeiro deste ano e foi descrito como um FXT. Com observações que vieram depois, astrônomos descreveram o evento EP 250108a como um “GRB fracassado”. Isso porque a observação lembra uma explosão formada por jatos mas os jatos parecem estar presos nas camadas internas. Para entender melhor o fenômeno, astrônomos buscaram qual supernova estava associada.

Para isso, uma colaboração de vários astrônomos usaram dados obtidos pelo telescópio SOAR de 4,1 metros localizado no Chile. Com esses dados, os pesquisadores estimaram que a estrela que deu origem ao evento tinha entre 15 a 30 vezes a massa do Sol. Além disso, eles perceberam que jatos que fracassam na saída são mais comuns em estrelas massivas do que jatos que conseguem escapar gerando GRBs.

Participação brasileira

Essa colaboração contou com pesquisadores brasileiros do Laboratório de Inteligência Artificial para a Física do CBPF, coordenado pelo Dr. Clécio De Bom. Os pesquisadores do CBPF tiveram papel central na análise do evento ao usar técnicas de inteligência artificial para estudar as curvas de luz. As curvas de luz foram obtidas pelos telescópios T80 e SOAR, o que permitiu acompanhar os primeiros sinais da explosão estelar.

Com essas observações e com a ajuda de inteligência artificial, foi possível mostrar que o fenômeno estava associado a uma supernova. As observações do Gemini ajudaram na identificação, enquanto os dados do SOAR possibilitaram medir o brilho máximo da explosão dias depois e ajudaram a calcular a massa da estrela original.

Referência da notícia

Rastinejad et al. 2025 EP 250108a/SN 2025kg: Observations of the most nearby Broad-Line Type Ic Supernova following an Einstein Probe Fast X-ray Transient Astrophysical Journal Letters