💥 Apenas a antimatéria explica esta supernova absoluta - não resta nada - nem mesmo um buraco negro

Uma supernova tão extrema que a morte da estrela é total, não deixando nenhum buraco negro nem estrela de nêutrons atrás: é isso que os astrônomos acreditam ter observado com o exemplo mais claro de tal evento. Batizada de SN 2023vbw, esta explosão incomum foi detectada na borda de uma pequena galáxia anã, a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz.

Numa supernova por instabilidade de par, o núcleo de uma estrela extremamente massiva torna-se tão quente que gera pares matéria-antimatéria. Este processo reduz a pressão que sustenta a estrela contra a gravidade, desencadeando uma explosão termonuclear tão violenta que toda a estrela é consumida. Nenhuma estrela de nêutrons nem buraco negro estelar subsiste. A teoria prevê este destino para estrelas de 140 a 260 massas solares com baixa metalicidade. SN 2023vbw corresponde a esses critérios.


O evento foi detectado pela primeira vez pelo Zwicky Transient Facility em outubro de 2023. Inicialmente classificado como uma supernova do tipo II clássica, seu comportamento rapidamente se mostrou atípico. Sua curva de luz mostrava um aumento constante até um pico em torno de 190 dias, muito mais longo que o normal. Em seguida, diminuiu rapidamente e depois se estabilizou num lento declínio. A energia total liberada era mais de dez vezes superior à de uma supernova comum.

Durante sua subida em luminosidade, a explosão manteve uma temperatura quase constante enquanto suas camadas externas continuavam a se expandir. Isso requer uma fonte de aquecimento interno contínua, ao contrário das supernovas clássicas. Ao desvanecer, surgiram linhas de emissão, e as linhas do hidrogênio mostravam múltiplos componentes, indicando que os ejetos interagiam com um disco de matéria que a estrela havia perdido antes de sua morte.

Os modelos indicam que a estrela progenitora era uma supergigante azul, com uma massa de ejetos entre 170 e 350 massas solares. A energia cinética da explosão excede em muito a que uma supernova por colapso do núcleo pode produzir. A baixa metalicidade da galáxia hospedeira reforça a hipótese de uma instabilidade de par. Além disso, esta supergigante azul poderia ter surgido da fusão de duas estrelas massivas num sistema binário.

Este cenário de fusão explicaria naturalmente o envelope em forma de disco ao redor da estrela. No entanto, permanecem incertezas: ainda não se sabe se as estrelas muito massivas terminam sua vida como supergigantes vermelhas ou azuis, nem em que momento tal fusão poderia ocorrer. Apesar destas questões, SN 2023vbw continua sendo um candidato de primeiro plano para uma supernova por instabilidade de par.

Graças à sua relativa proximidade e brilho, SN 2023vbw oferece aos astrônomos a possibilidade de estudá-la em vários comprimentos de onda para compreender a história de perda de massa da estrela e os elementos químicos produzidos durante a explosão. Futuras missões, como o Observatório Vera Rubin e o telescópio espacial Nancy Grace Roman, deverão detectar dezenas de eventos semelhantes, revelando a morte e a evolução das estrelas mais massivas do Universo.

O que é uma supernova por instabilidade de par?

Numa supernova por instabilidade de par, o núcleo de uma estrela muito massiva atinge temperaturas extremas, da ordem de um bilhão de graus. Essas temperaturas são tão altas que os fótons gama produzidos no núcleo podem se transformar em pares elétron-pósitron. Este processo reduz a pressão de radiação que sustenta a estrela contra a gravidade, provocando um colapso súbito. O colapso desencadeia uma reação termonuclear explosiva que consome toda a estrela.

Esta explosão é tão violenta que nenhum vestígio compacto, como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, permanece. A supernova dispersa todo o seu material no espaço, enriquecendo o meio interestelar com elementos pesados. Os modelos preveem que apenas estrelas inicialmente muito massivas (entre 140 e 260 massas solares) e pobres em metais podem sofrer este destino. A baixa metalicidade é essencial, pois reduz as perdas de massa por vento estelar, permitindo que a estrela conserve sua alta massa.

As supernovas por instabilidade de par são extremamente raras, pois exigem condições muito específicas. Acredita-se que eram mais frequentes no Universo primitivo, quando as estrelas eram mais massivas e menos metálicas. Seu estudo ajuda os astrônomos a compreender a formação dos primeiros elementos pesados e a evolução das galáxias primordiais.