Um novo estudo acerca de dois remanescentes de supernova - os detritos que ficam para trás após a explosão das estrelas - sugere que as explosões tiveram origem em estrelas irmãs que outrora se orbitavam uma à outra. A detonação da primeira estrela lançou a sua companheira binária a grande velocidade pelo espaço e, depois de viajar durante milhares de anos, a estrela sobrevivente também explodiu.

"Utilizando 16 anos de dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, a nossa análise revelou raios gama associados a um remanescente de supernova que estava oculto pelo brilho da sua vizinha, a Nebulosa da Medusa, um dos remanescentes de supernova emissores de raios gama mais brilhantes que se conhecem", afirmou Miltiadis Michailidis, investigador pós-doc no departamento de física da Universidade de Stanford, na Califórnia, EUA. "Existem tantas ligações impressionantes entre os dois remanescentes que concluímos que estão provavelmente relacionados, o que nos dá o primeiro exemplo conhecido de um sistema binário em que ambas as estrelas sofreram explosões de supernova".

Michailidis apresentou as descobertas na passada quarta-feira, na 248.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, em Pasadena, Califórnia. O artigo científico que descreve os resultados será publicado numa futura edição da revista Nature Communications.

O estudo centrou-se num ténue remanescente de supernova denominado G189.6+3.3, que é visível principalmente em raios X. Este é ofuscado pela sua vizinha mais brilhante e mais conhecida, a Nebulosa da Medusa (IC 443). Os dois remanescentes estelares, ambos localizados na direção da constelação de Gémeos, parecem sobrepor-se parcialmente quando observados em raios X. Evidências recentes em raios X sugerem que o plasma quente, provavelmente associado a G189.6+3.3, pode estender-se por toda a região, o que indica que a sobreposição pode ser quase total.

Uma estrela massiva explode quando o seu núcleo produtor de energia fica sem combustível e entra em colapso sob o seu próprio peso, desencadeando uma explosão que destrói a estrela. A onda de choque da explosão envolve uma nuvem quente de detritos que se expande rapidamente para o espaço. Até agora, os astrónomos catalogaram cerca de 300 remanescentes de supernova na nossa Galáxia.

A missão Fermi faz parte da frota de observatórios da NASA que monitoriza o cosmos em constante mudança para ajudar a humanidade a compreender melhor como o Universo funciona. Há mais de uma década, observações do LAT (Large Area Telescope) do Fermi revelaram que as ondas de choque dos remanescentes de supernova aceleravam partículas até uma fração da velocidade da luz, um processo proposto pela primeira vez pelo físico Enrico Fermi - que dá nome à missão - em 1949.

Estas partículas velozes, denominadas raios cósmicos, interagem com o gás interestelar para produzir raios gama, a mais energética forma de luz. Os protões constituem 99% das partículas dos raios cósmicos. Para provar que os protões acelerados são responsáveis pelo brilho, os astrónomos procuram uma característica específica dos raios gama. Quando os protões dos raios cósmicos colidem com o gás interestelar, produzem uma partícula de curta vida chamada pião neutro, que decai quase imediatamente num par de raios gama. Esta emissão ocorre dentro de uma faixa específica de energias associada à massa do pião neutro e situa-se dentro do intervalo detetado pelo instrumento LAT do Fermi.

Em 2013, as observações do Fermi provaram que a Nebulosa da Medusa, que está a interagir com parte de uma nuvem brilhante de gás hidrogénio conhecida como Sharpless 249, produzia raios gama através deste mecanismo. A sua vizinha, G189.6+3.3, foi descoberta em 1994 no âmbito de um levantamento de raios X realizado pela missão ROSAT (ROentgen SATellite), liderada pela Alemanha.

O conhecido remanescente de supernova IC 443 (à direita) tem um vizinho mais antigo e menos brilhante (aqui representado em azul-esverdeado e magenta) chamado G189.6+3.3. Um filamento de gás entre eles, a brilhar no visível e ultravioleta (arco violeta no centro), traça a onda de choque da vizinha e mostra que ambos os remanescentes estão a interagir com a mesma nuvem molecular, representada a vermelho, laranja e castanho para os dados de infravermelho e rádio, e a amarelo para a luz visível. O azul-esverdeado mostra os raios X provenientes do remanescente mais ténue, enquanto o magenta mostra os raios gama com energias superiores a 10 mil milhões eletrões-volt; a título de comparação, a luz visível tem energias entre cerca de 2 e 3 eletrões-volt. Nesta imagem, a luz altamente energética proveniente de IC 443, muito mais brilhante, foi removida para maior clareza. A emissão de raios gama perto do filamento resulta de protões acelerados na onda de choque da supernova à medida que esta se expande para dentro da nuvem. Crédito: Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA e M. Michailidis et al. 2026; rádio - MWISP e ESA/Planck; infravermelho - NASA/WISE/JPL-Caltech/UCLA; óptico - DSS; ultravioleta - NASA/Swift; raios X - SRG/eROSITA; raios gama - NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi

Um filamento brilhante de gás situa-se entre os remanescentes sobrepostos. Novas observações desta característica revelam que a onda de choque proveniente de G189.6+3.3 colidiu com o gás interestelar denso presente nesse local e abrandou drasticamente, o que constitui uma evidência fundamental de que ambos os remanescentes estão a interagir com o mesmo sistema de nuvens.

Os astrónomos pensam que a Nebulosa da Medusa seja também um candidato a "PeVatron", um acelerador cósmico de partículas capaz de acelerar protões a energias tão elevadas que estes poderiam quase escapar da nossa Galáxia. Essas partículas podem produzir raios gama com biliões de vezes mais energia do que a luz visível. A descoberta de um segundo acelerador de partículas perto da Nebulosa da Medusa poderá oferecer aos cientistas novas pistas sobre a forma como os remanescentes de supernova se transformam em PeVatrons.

"Os remanescentes sobrepostos, um filamento de gás que os liga e a disponibilidade de dados do Fermi e de outras instalações motivaram-nos a investigar esta região complexa, mas pouco estudada", afirmou a coautora Marianne Lemoine-Goumard, astrofísica do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), sediado na Universidade de Bordéus, França. "Com o instrumento LAT do Fermi, detetámos emissão de raios gama associada a protões acelerados na parte norte do remanescente mais ténue. Se ambos os remanescentes estiverem a interagir com a mesma estrutura, então devem partilhar uma distância comum em relação a nós".

A equipa conclui que os remanescentes se encontram a cerca de 6000 anos-luz de distância, que os seus centros de explosão estão separados por cerca de 40 anos-luz, projetados no plano do céu, e que as estrelas originais podem ter tido 20 ou mais vezes a massa do Sol.

As estimativas da idade destes remanescentes variam consideravelmente, mas a equipa conclui que a Nebulosa da Medusa tem entre 8000 e 9000 anos, enquanto G189.6+3.3 tem entre 20.000 e 110.000 anos. Isto significa que o intervalo entre as explosões pode ter-se prolongado por até 100.000 anos.

Além disso, a equipa realizou simulações computacionais de um milhão de sistemas binários massivos. Estas mostram que os sistemas em que as estrelas se orbitam suficientemente perto para trocar matéria e interagir durante as suas vidas podem facilmente produzir explosões duplas de supernova com separações e intervalos de tempo semelhantes aos encontrados nos remanescentes. A equipa estimou também que a probabilidade de encontrar aleatoriamente esta combinação de alinhamento espacial observado e distâncias compatíveis é inferior a 1%, o que reforça fortemente a hipótese de uma associação física.

Esta ilustração descreve como o complexo IC 443/G189 poderá ter surgido. Primeiro, nascem duas estrelas massivas num sistema binário. A maior delas tem entre 30 e 40 vezes a massa do Sol, enquanto a outra tem entre 25 e 35 massas solares. Em seguida, a estrela mais massiva explode, possivelmente formando uma estrela de neutrões ou um buraco negro, e o evento expulsa a sua companheira. A estrela solitária viaja pelo espaço durante 20.000 a 100.000 anos, depois explodindo. Os dois remanescentes de supernova expandem-se e fundem-se parcialmente, tal como os vemos hoje. Crédito: M. Michailidis et al. 2026

"As evidências que compilámos - incluindo observações em todo o espetro, as propriedades químicas e físicas dos remanescentes, simulações e muito mais - pintam um quadro convincente de um evento de supernova dupla", afirmou Michailidis.

Este estudo identifica um exemplo único de um sistema binário em que ambas as estrelas explodiram como supernova e deixaram para trás remanescentes de supernova separados e detetáveis. Os astrónomos pensam que a maioria das estrelas massivas são formadas em sistemas binários ou múltiplos. O complexo da Nebulosa da Medusa/G189.6+3.3 oferece aos astrónomos uma oportunidade rara de estudar como as estrelas binárias massivas evoluem, trocam matéria, explodem e sofrem alterações de velocidade - denominadas "impulsos" - induzidas pela explosão da supernova. Proporciona também um novo e poderoso laboratório para compreender como os remanescentes de supernova acoplados se comportam, incluindo o modo como aceleram partículas, geram raios gama e moldam os ambientes que os rodeiam.

"As observações de remanescentes de supernova, pelo Fermi e em raios gama, continuam a revelar as vidas dinâmicas das estrelas", afirmou Elizabeth Hays, cientista do projeto Fermi no Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, EUA. "Podemos agora associar os remanescentes brilhantes de duas estrelas massivas a um par poderoso que evoluiu em conjunto ao longo de milhares de anos".

// NASA (comunicado de imprensa)

Quer saber mais?

Nebulosa da Medusa:
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Supernova:
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Remanescente de supernova:
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Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi:
NASA
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ROSAT (ROentgen SATellite):
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