Estrela gigante simula uma supernova a cada 113 dias porque um astro colapsado a devora

A cada cento e treze dias, aproximadamente, uma estrela gigante numa galáxia espiral próxima brilha com tanta intensidade que parece uma supernova. Já o fez pelo menos vinte e sete vezes, e continua intacta. Observações de raios-X do observatório Chandra, da NASA, apontam agora para o que provoca estas explosões: um buraco negro ou uma estrela de neutrões numa órbita alongada. Sempre que os dois corpos se aproximam, o objeto compacto engole gás arrancado à gigante.

Isto faz da estrela, catalogada como AT 2016blu, a primeira da sua classe instável a ter um remanescente estelar colapsado como companheiro. Liga também dois enigmas que os astrónomos têm estudado sobretudo em separado: os impostores de supernova, estrelas que eruptam como supernovas sem morrer, e as fontes de raios-X mais brilhantes noutras galáxias, cujos motores ainda são debatidos.

A estrela é enorme. Imagens do Hubble tiradas quando estava calma colocam-na com pelo menos 33 vezes a massa do Sol e pelo menos meio milhão de vezes a sua luminosidade. Está na galáxia NGC 4559, a cerca de 29 milhões de anos-luz de distância, e pertence à mesma família instável de Eta Carinae. O seu ritmo constante já tinha revelado à equipa que orbita algo.

No pico de uma erupção, brilha em luz vermelha como cerca de dez milhões de sóis: muito mais fraca do que uma supernova verdadeira, mas suficientemente brilhante para aparecer nos levantamentos de supernovas. «O comportamento desta estrela foi confuso no início porque continuava a agir como uma supernova, mas claramente não é, já que sobrevive a estas erupções cerca de três vezes por ano», disse a coautora Núria Torres-Albà, da Universidade da Virgínia.

Como o Chandra apanhou a estrela a meio de uma erupção

Duas estrelas massivas com ventos em colisão emitem raios-X modestos. Gás a cair num buraco negro ou numa estrela de neutrões pode brilhar milhares de vezes mais. Para os distinguir, o Chandra teve de observar durante uma erupção, o que implicava saber quando uma estava para acontecer.

Por isso, a equipa monitorizou. Telescópios do Observatório Lick e da rede Las Cumbres Observatory verificaram a estrela quase todas as noites, e um alerta da American Association of Variable Star Observers mobilizou mais de trinta observadores, muitos deles amadores. Quando a estrela aumentou de brilho mais de uma magnitude, a equipa ativou um pedido urgente ao Chandra. O telescópio observou-a cinco vezes ao longo de quatro dias, durante cerca de 100.000 segundos no total, e detetou-a sempre.

«Suspeitávamos que os brilhantes clarões periódicos em comprimentos de onda óticos podiam, na verdade, ser alimentados por explosões periódicas de raios-X de alta energia», disse o coautor Nathan Smith, da Universidade do Arizona. «O gás denso que rodeia o sistema é aquecido pelos raios-X e depois brilha no ótico.»

Só o Chandra o conseguia fazer. Uma fonte de raios-X muito mais brilhante, NGC 4559 X7, está a cerca de dez segundos de arco de distância, e o telescópio XMM-Newton, da ESA, confunde as duas num só ponto. O Chandra também tinha imageado o campo por acaso há mais de duas décadas, enquanto a AT 2016blu estava calma, e não viu nada na sua posição. A nova deteção é pelo menos 100 vezes mais brilhante do que esse limite. A probabilidade de um quasar de fundo estar dentro do pequeno círculo de busca é de cerca de seis em 100.000.

Porque é que só um buraco negro ou uma estrela de neutrões serve

O artigo pondera quatro formas de uma estrela como esta produzir raios-X. Choques dentro do vento de uma única estrela atingem, no máximo, valores mais de dez milhões de vezes mais fracos do que o que o Chandra mediu. Ventos em colisão de duas estrelas massivas ficam aquém por um fator de cerca de 10.000. Camadas de gás ejectadas em órbitas sucessivas poderiam colidir umas com as outras, mas às velocidades observadas na luz da estrela isso daria raios-X suaves e de baixa energia, e o Chandra registou um espetro duro e de alta energia.

Resta a acreção, matéria a cair num objeto compacto. A emissão de raios-X iguala o teto teórico, chamado limite de Eddington, para um objeto de cerca de 3,5 massas solares, o que já está acima do limite para uma estrela de neutrões. Fica pouco abaixo do limiar para uma fonte de raios-X ultraluminosa, uma classe de emissores extremos encontrados noutras galáxias, e o Chandra pode simplesmente ter perdido o verdadeiro pico. A equipa considera a AT 2016blu um membro candidato.

As erupções visíveis transportam cerca de cem vezes mais energia do que os raios-X. Se ambas vêm da mesma alimentação, cerca de 99% da energia é absorvida pelo gás circundante e reemitida como luz visível, como descreve Smith.

Comparação com Eta Carinae e outros impostores

No seu máximo de raios-X, a Eta Carinae, cujos raios-X vêm de ventos em colisão, atinge cerca de um dois-milésimo do que a AT 2016blu produz. A maioria das variáveis azuis luminosas na nossa galáxia não mostra raios-X de todo.

A correspondência mais próxima é a SN 2010da, um impostor brilhante em raios-X na galáxia NGC 300 cujos pulsos regulares revelaram uma estrela de neutrões. A sua estrela grande, no entanto, é uma supergigante vermelha, não uma variável azul luminosa.

Isto é importante por causa da SN 2009ip, uma variável azul luminosa que eruptou durante anos e depois parece ter explodido a sério, o que os modelos de estrela única não preveem. Um conjunto crescente de modelos aponta um companheiro compacto para estas erupções pré-morte, e a AT 2016blu é a primeira variável azul luminosa observada que se encaixa.

O que os raios-X ainda não podem dizer

A maior questão em aberto é o que é o companheiro. As estrelas de neutrões podem ser identificadas por pulsos regulares de raios-X, mas o Chandra recolheu poucos fotões de raios-X para os procurar, e a visão do XMM-Newton é ofuscada pela X7. Para pesar o companheiro seria necessária uma solução orbital, e as velocidades medidas na luz do hidrogénio da estrela não acompanham a órbita, pelo que não se obtém massa.

A taxa de alimentação pende para um buraco negro sem o provar. Tendo em conta as erupções visíveis, o companheiro pode estar a engolir gás a mais de cem vezes a taxa que uma estrela de neutrões típica supostamente aguenta. Algumas estrelas de neutrões já foram observadas a exceder esse limite cerca de mil vezes, pelo que os autores se abstêm de um veredito.

O espetro da estrela mostra também características que aparecem e desaparecem sem se alinharem com a órbita, o que pode significar que um jato, um disco ou gás irregular está envolvido.

Depois, há a questão de porque é que as erupções começaram, após anos de uma estrela estável. A equipa favorece uma gigante que inchou lentamente com a idade até começar a alcançar o seu companheiro. A alternativa é uma fase temporária de inchaço conhecida nestas estrelas, caso em que as erupções deveriam parar eventualmente. Até agora, não pararam.

Perguntas frequentes sobre impostores de supernova

O que é um impostor de supernova?

É uma estrela massiva que brilha o suficiente para ser confundida com uma supernova, mas sobrevive, muitas vezes uma variável azul luminosa como a Eta Carinae. As supernovas verdadeiras destroem a estrela e são geralmente muito mais brilhantes. Os impostores são frequentemente registados por levantamentos de supernovas e reclassificados quando a estrela reaparece.

Como é que os raios-X podem revelar um buraco negro ou uma estrela de neutrões?

O gás a cair num objeto muito compacto aquece a milhões de graus e brilha em raios-X duros a níveis de potência que as estrelas comuns não conseguem atingir. A AT 2016blu brilha a cerca de 100.000 vezes a emissão total do Sol só em raios-X, muito além do que os ventos estelares em colisão podem produzir. Distinguir um buraco negro de uma estrela de neutrões requer provas adicionais, como pulsos ou uma massa medida.

Será que a AT 2016blu vai explodir como uma supernova verdadeira?

Ninguém sabe. A estrela é suficientemente massiva para acabar como supernova eventualmente, e o impostor SN 2009ip mostra que uma estrela com uma história semelhante pode explodir. Nada nos novos dados diz quando.

A próxima passagem próxima

O Chandra observou a estrela de 24 a 27 de março de 2026, depois de observações de arquivo em 2001 e 2002 e de uma primeira erupção registada em 2012. Os resultados foram publicados a 9 de novembro no The Astrophysical Journal. «Durante 15 anos, os astrónomos têm observado esta estrela a ficar muito brilhante e depois a escurecer novamente de forma regular», disse o autor principal Mojgan Aghakhanloo, da Universidade da Virgínia. «Até conseguirmos obter dados do Chandra no momento certo, não conseguíamos perceber o que estava a provocar isto.»

Os autores defendem que encontrar mais sistemas como este é essencial para perceber como os impostores, as variáveis azuis luminosas e as supernovas verdadeiras se relacionam. A AT 2016blu mantém o seu calendário, pelo que cada passagem próxima é mais uma oportunidade. O que fecharia o caso seriam pulsos de raios-X, que só uma estrela de neutrões pode produzir, ou uma órbita que finalmente pese o companheiro.

Referência: Aghakhanloo et al., “AT 2016blu: Accretion-powered Outbursts in a Luminous Blue Variable and Compact Object Binary,” The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae9a86

Etiquetas: astronomia, Supernova, AT 2016blu, buraco negro, Chandra X-ray Observatory, estrela de neutrões