A SUPERNOVA QUE LEVOU 88 DIAS PARA ATINGIR O PICO

A supernova 1987A ensinou aos astrônomos que uma estrela rica em hidrogênio pode explodir e depois não ter pressa: em vez de se acender em poucos dias, ela ganhou brilho lentamente durante cerca de 100 dias. Tornou-se o protótipo de uma pequena família, as supernovas “do tipo 87A” — cerca de 30 são conhecidas, aproximadamente 1,4% de todas as estrelas que colapsam.

Nos últimos anos, amplos levantamentos do céu encontraram alguns membros extremos dessa família, muito mais brilhantes e duradouros que os demais. Eles são difíceis de explicar com o mecanismo usual, em que neutrinos da estrela de nêutrons recém-nascida despedaçam a estrela.

Uma gigante lenta

Em 11 de maio de 2023, o Zwicky Transient Facility, na Califórnia, detectou uma nova fonte numa pequena galáxia com desvio para o vermelho de 0,1020, ou seja, a cerca de 485 megaparsecs, 1,6 bilhão de anos-luz. Batizada de SN 2023iop, ela foi acompanhada por mais de 600 dias por uma equipe internacional liderada por Steve Schulze, do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, com telescópios do ultravioleta às ondas de rádio.

• Ela levou pelo menos 88 dias para atingir o pico — a subida real foi mais longa, já que foi flagrada quando já estava subindo.
• No pico, atingiu uma magnitude absoluta de −20,1: cerca de 0,9 magnitude mais brilhante que a recordista anterior de sua família, a OGLE-73, e 3,7 a 4,0 magnitudes mais brilhante que a SN 1987A. Nessa escala, menor significa mais brilhante, e cada magnitude é um fator de cerca de 2,5.
• Ela irradiou pelo menos 4,3 × 10⁵⁰ erg, provavelmente mais perto de 10⁵¹ — o erg é uma unidade de energia minúscula, e isso ainda assim é o que o Sol irradia em alguns bilhões de anos.
• Seus espectros se parecem com os de uma supernova comum rica em hidrogênio — mas mudam com extrema lentidão. Quase um ano depois do pico, a SN 2023iop ainda não tinha entrado na fase em que o envelope se torna transparente e deixa aparecer as linhas do núcleo, fase que a SN 1987A alcançou em cerca de 100 dias.

A SN 2023iop (preto) comparada à SN 1987A, à SN 2018hna, aos eventos extremos OGLE-73 e SN 2020faa, e a supernovas do tipo 87A do levantamento ZTF (cinza): mais brilhante e mais larga que todas elas. — Figura 18, Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

Energia demais para neutrinos

Uma explosão movida por neutrinos tem um orçamento fixo: a estrela de nêutrons recém-nascida libera cerca de 3 × 10⁵³ erg, as simulações convertem cerca de 1% disso em movimento, e uma supernova comum irradia apenas cerca de 10⁴⁹ erg. Para igualar a SN 2023iop, toda a cadeia teria de ser cerca de 50 vezes mais eficiente — o que apareceria como material ejetado mais rápido ou como sinais de colisão com o gás ao redor. Nenhum dos dois é visto.

A curva de luz dá mais duas pistas. A subida lenta implica mais de 12 massas solares de matéria ejetada. E se o pico fosse alimentado por níquel-56 radioativo, como em muitas supernovas, seriam necessárias cerca de 2,2 massas solares dele — além do que uma explosão movida por neutrinos consegue forjar. Os autores ressaltam que isso é um limite superior, válido apenas se a radioatividade dominar.

Uma impressão digital de níquel

A pista mais reveladora apareceu tarde. No dia 326 depois do pico, uma segunda saliência tinha crescido no espectro perto de 7.300 ångströms, ausente até o dia 140. A equipe a identifica, de forma provisória, como uma linha de níquel-58 estável, o que implica cerca de 0,017 massa solar dele se o gás estiver a 5.000 K — dez vezes mais se estiver a 3.000 K.

Isso importa porque as estrelas comuns que colapsam produzem cerca de dez vezes menos. Essas quantidades só são alcançadas por modelos de supernovas de instabilidade de pares cujo núcleo de hélio passa de cem sóis. Esse caminho se abre para núcleos de hélio de 65 a 130 sóis: ali se formam pares de elétrons e pósitrons, à custa dos fótons que sustentam o núcleo; privado dessa pressão, ele colapsa, esquenta, e a fusão dispara de uma só vez, com força suficiente para desintegrar a estrela inteira. Nenhuma das supernovas de comparação mostra a saliência.

O que se encaixa e o que não se encaixa

Um modelo publicado da explosão por instabilidade de pares de uma supergigante vermelha de 190 massas solares reproduz notavelmente bem a subida, o pico e os espectros — até 150 dias depois do pico. Depois falha: o modelo se apaga à medida que o cobalto-56 decai, cerca de 1 magnitude a cada 100 dias, enquanto a SN 2023iop se apagou apenas 0,2 magnitude a cada 100 dias, permanecendo até 3,5 magnitudes mais brilhante que o modelo no azul (0,7 no vermelho), e mais azul que ele.

A SN 2023iop (pontos pretos) comparada a dois modelos de instabilidade de pares de 190 massas solares em três cores: o modelo de supergigante vermelha (linha vermelha) acompanha os dados até cerca de 150 dias depois do pico e depois cai abaixo deles. — Figura 13 (painéis superiores), Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

A equipe testou as alternativas. Um eco de luz — poeira refletindo o pico anterior — é descartado pela evolução suave dos espectros. Matéria caindo de volta sobre um buraco negro ou estrela de nêutrons central acerta a forma geral, mas não as cores. Uma colisão com gás expelido pela estrela antes de morrer, escondido num disco, é energeticamente possível e poderia fornecer o brilho tardio sem deixar as habituais linhas estreitas. Duas outras pistas apontam para uma estrela incomum: luz polarizada a 0,8–1,0%, sinal de uma explosão assimétrica, e uma galáxia hospedeira anã de cerca de 150 milhões de massas solares, provavelmente pobre em elementos pesados — uma condição para que uma estrela mantenha um núcleo tão enorme.

Um alerta para o universo distante

Os autores concluem que uma explosão por instabilidade de pares é o cenário mais plausível, com o excesso tardio alimentado por interação oculta. Eles são claros quanto aos limites: a identificação do níquel se apoia em uma única linha espectral e precisa de confirmação, e a SN 2023iop “parece exigir mais de uma” fonte de energia.

Eles também tiram uma lição para futuros levantamentos. O estranho comportamento tardio da SN 2023iop seria invisível a distâncias maiores — abaixo das imagens individuais do observatório Rubin além do desvio para o vermelho 0,3, abaixo dos limites dos levantamentos do James Webb além do desvio para o vermelho 2 a 6. Vista de longe, ela teria sido classificada como candidata a instabilidade de pares “sem reservas”. Candidatas distantes podem, portanto, parecer mais limpas do que são. Observações aprovadas com o Telescópio Espacial James Webb vão procurar na SN 2023iop a poeira e as linhas no infravermelho que poderiam distinguir os cenários.