As supernovas são enormes explosões que marcam a fase final da vida de uma estrela. Por serem repentinas e imprevisíveis, foram durante muito tempo difíceis de estudar, mas, hoje em dia, graças aos levantamentos de alta cadência, os astrónomos podem descobrir supernovas quase diariamente. Um novo estudo liderado pelo ICE-CSIC (Instituto de Ciencias Espaciales - Consejo Superior de Investigaciones Científicas), Espanha, publicado na revista JCAP (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics), apresenta um novo método para detetar supernovas horas depois de entrarem em erupção.

O estudo-piloto centra-se numa amostra de dez supernovas, utilizando observações do GTC (Gran Telescopio de Canarias). Mostra como protocolos específicos e um rápido acompanhamento telescópico podem captar os primeiros espetros destas explosões estelares, idealmente dentro de 48 horas, ou mesmo 24 horas após a sua primeira luz. Este avanço oferece uma oportunidade sem precedentes para estudar os momentos imediatamente a seguir à morte de uma estrela e torna a deteção rápida essencial para compreender as suas origens e evolução.

As supernovas dividem-se em duas grandes categorias, determinadas pela massa da estrela progenitora. As supernovas termonucleares envolvem estrelas cuja massa inicial não excedia as oito massas solares. "O estágio evolutivo mais avançado destas estrelas antes da supernova é a anã branca - objetos muito antigos que já não têm um núcleo ativo que produza calor. As anãs brancas podem permanecer em equilíbrio durante muito tempo, apoiadas por um efeito quântico chamado pressão de degeneração de eletrões", explica Lluís Galbany, astrofísico do ICE-CSIC e do IEEC (Institut d'Estudis Espacials de Catalunya) e primeiro autor do estudo.

Se uma estrela deste tipo estiver localizada num sistema binário, pode sugar matéria da sua companheira. A massa extra aumenta a pressão interna até que a anã branca explode como uma supernova.

A segunda categoria de supernovas envolve estrelas muito massivas, com mais de oito massas solares. "Brilham graças à fusão nuclear nos seus núcleos, mas quando a estrela queima átomos progressivamente mais pesados - até ao ponto em que a fusão deixa de produzir energia - o núcleo entra em colapso. Nesse momento, a estrela colapsa porque a gravidade deixa de ser contrabalançada; a rápida contração aumenta drasticamente a pressão interna e desencadeia a explosão", explica Galbany.

Imagem adaptada de uma galáxia hospedeira da amostra de supernovas do estudo. Crédito: Galbany et al. (2025)

Deteção precoce

As primeiras horas e dias após a explosão de uma supernova preservam pistas diretas sobre o sistema progenitor - informação que ajuda a distinguir modelos rivais da explosão, a estimar parâmetros críticos e a estudar o ambiente local. Historicamente, a obtenção destes dados iniciais era difícil porque a maioria das supernovas era descoberta dias ou semanas após a explosão. Os modernos levantamentos de campo amplo e de alta cadência - cobrindo grandes faixas do céu e revisitando-as frequentemente - estão a mudar esse quadro e a permitir descobertas em meras horas ou dias.

São ainda necessários protocolos e critérios para explorar plenamente estes levantamentos, e a equipa testou essas regras usando observações do GTC. O seu estudo relata dez supernovas: metade termonucleares, metade de colapso do núcleo. A maior parte delas foi observada no prazo de seis dias após a explosão estimada e, em dois casos, no prazo de 48 horas.

O protocolo começa com uma busca rápida de candidatos com base em dois critérios: o sinal luminoso deve estar ausente nas imagens da noite anterior e a nova fonte deve situar-se no interior de uma galáxia. Quando ambas as condições são satisfeitas, a equipa aciona o instrumento OSIRIS montado no GTC para obter um espetro.

"O espetro da supernova diz-nos, por exemplo, se a estrela continha hidrogénio, o que significa que estamos perante uma supernova de colapso do núcleo", explica Galbany. "Conhecer a supernova nos seus primeiros momentos permite-nos também procurar outros tipos de dados sobre o mesmo objeto, como a fotometria pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) e pelo ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) que utilizámos no estudo. Essas curvas de luz mostram como o brilho aumenta na fase inicial; se virmos pequenas irregularidades, isso pode significar que outra estrela num sistema binário foi engolida pela explosão", acrescenta. Verificações adicionais cruzam dados de outros observatórios sobre a mesma zona do céu.

Como este primeiro estudo conseguiu recolher dados em 48 horas, os autores concluem que é possível efetuar observações ainda mais rápidas. "Sabemos agora que um programa espetroscópico de resposta rápida, bem coordenado com levantamentos fotométricos profundos, pode realisticamente recolher espetros um dia após a explosão, abrindo caminho para estudos sistemáticos das primeiras fases em grandes levantamentos futuros, como o LS4 (La Silla Southern Supernova Survey) e o LSST (Legacy Survey of Space and Time), ambos no Chile", conclui Galbany.

// ICE-CSIC (comunicado de imprensa)
// IEEC (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (JCAP)

Quer saber mais?

Supernova:
Wikipedia

GTC (Gran Telescopio Canarias):
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Wikipedia

ZTF (Zwicky Transient Facility):
Caltech
ipac
Wikipedia

Sistema de alertas ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System):
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Wikipedia