Astrônomos testemunharam, pela primeira vez, o nascimento de um magnetar – uma estrela de nêutrons extremamente magnética e de rotação rápida – confirmando que esses objetos exóticos podem alimentar algumas das explosões estelares mais brilhantes já vistas. A descoberta também valida uma teoria proposta há 16 anos por um físico da UC Berkeley e revela um distinto "chirp" na luz de certas estrelas em explosão que só pode ser explicado usando a relatividade geral de Einstein. A pesquisa foi publicada na revista Nature.

Supernovas superluminosas estão entre as explosões mais espetaculares do universo, brilhando 10 ou mais vezes mais que supernovas comuns. Desde que os astrônomos as identificaram no início dos anos 2000, eles lutaram para explicar por que essas explosões permanecem intensamente brilhantes muito depois do colapso do núcleo de ferro de uma estrela massiva e da explosão de suas camadas externas no espaço. Em 2010, o astrofísico teórico da UC Berkeley, Dan Kasen, propôs que a resposta era um magnetar recém-nascido. Sua teoria argumentava que, quando uma estrela enorme chega ao fim de sua vida, seu núcleo pode colapsar em uma estrela de nêutrons incrivelmente densa em vez de se tornar um buraco negro. Se essa estrela original possuía um campo magnético poderoso, o colapso o amplificaria dramaticamente, produzindo um magnetar com um campo magnético 100 a 1.000 vezes mais forte que o de um pulsar típico. Embora tanto pulsares quanto magnetares meçam apenas cerca de 16 quilômetros de diâmetro, magnetares jovens podem girar mais de 1.000 vezes por segundo.

O estudante de pós-graduação Joseph Farah, da UC Santa Barbara e do Las Cumbres Observatory (LCO), encontrou a evidência mais forte até agora para essa teoria após estudar uma supernova descoberta em 2024, conhecida como SN 2024afav. Farah e seus colegas concluíram que saliências incomuns na curva de luz da supernova fornecem evidência direta de que um magnetar se formou durante a explosão. "O que é realmente empolgante é que esta é uma evidência definitiva de um magnetar se formando como resultado do colapso do núcleo de uma supernova superluminosa", disse Alex Filippenko, distinto professor de astronomia da UC Berkeley e coautor do estudo. Kasen disse que os pesquisadores há muito suspeitavam que um magnetar oculto estava alimentando essas explosões extraordinárias. "Por anos, a ideia do magnetar parecia quase um truque de mágica de teórico – esconder um motor poderoso atrás de camadas de detritos de supernova", disse ele. "O chirp neste sinal de supernova é como esse motor puxando a cortina e revelando que está realmente lá."

Após a SN 2024afav ser descoberta em dezembro de 2024, o Las Cumbres Observatory monitorou a explosão por mais de 200 dias. A supernova ocorreu a aproximadamente um bilhão de anos-luz da Terra. Farah e o astrônomo da UCSB, Andy Howell, notaram algo incomum: depois que a supernova atingiu o pico de brilho cerca de 50 dias após a explosão, seu brilho subiu e desceu repetidamente, criando quatro saliências distintas na curva de luz. Farah comparou o padrão ao tom crescente do canto de um pássaro. O modelo de Farah sugere que parte do material explodido para fora pela explosão posteriormente caiu de volta em direção ao magnetar recém-nascido, formando um disco de acreção. Como esse disco provavelmente estava inclinado em relação ao giro do magnetar, a teoria de Einstein prevê que a estrela de nêutrons em rotação rápida arrastaria o tecido circundante do espaço-tempo consigo, produzindo um fenômeno chamado precessão de Lense-Thirring. Esse efeito faz o disco inclinado oscilar, e conforme o disco oscilante bloqueia e reflete periodicamente a luz do magnetar, o sistema se comporta como um farol cósmico piscante. Com o tempo, o disco espirala para dentro, fazendo a oscilação acelerar, produzindo o distinto "chirp". "Testamos várias ideias, incluindo efeitos puramente newtonianos e precessão impulsionada pelos campos magnéticos do magnetar, mas apenas a precessão de Lense-Thirring correspondeu perfeitamente ao tempo", disse Farah. "É a primeira vez que a relatividade geral é necessária para descrever a mecânica de uma supernova."

A equipe também estimou que a estrela de nêutrons gira uma vez