Cientistas observaram, pela primeira vez, o nascimento de um magnetar — um dos objetos mais magnéticos do universo — no interior de uma supernova extremamente brilhante.
A descoberta foi possível graças a um efeito previsto pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein, marcando também a primeira vez em que esse arcabouço teórico foi necessário para descrever a mecânica de uma explosão estelar.
Como o fenômeno foi identificado
- O fenômeno foi identificado a partir de oscilações incomuns na curva de luz de uma supernova superluminosa, indicando a formação de um magnetar no coração da explosão;
- Esses objetos são versões extremamente energéticas de estrelas de nêutrons — remanescentes ultradensos deixados após a morte de estrelas gigantes — e concentram uma massa equivalente à do Sol em espaço de apenas alguns quilômetros;
- Além disso, giram em altíssima velocidade pelo universo, gerando campos magnéticos tão intensos que podem até desintegrar átomos;
- Há mais de uma década, pesquisadores sugerem que a formação de magnetares poderia explicar as chamadas supernovas superluminosas, que brilham ao menos dez vezes mais do que explosões estelares comuns;
- A hipótese indicava que o campo magnético extremo desses objetos poderia acelerar ainda mais a ejeção de partículas carregadas, intensificando o brilho da explosão. Até então, porém, não havia comprovação direta.
Agora, um estudo publicado neste mês na Nature traz evidências desse processo. Os astrônomos analisaram a supernova SN 2024afav, que iluminou o céu em dezembro de 2024, e identificaram sinais claros da formação de um magnetar em seu interior.
A análise da curva de luz — monitorada por mais de duas dezenas de telescópios ao redor do mundo durante mais de 200 dias — revelou um comportamento incomum. Após atingir o pico de brilho, a supernova não diminuiu gradualmente, como é típico. Em vez disso, sua luminosidade aumentou e diminuiu pelo menos quatro vezes, um padrão interpretado como evidência da atuação de um magnetar.
“Esta é uma evidência definitiva de que um magnetar se forma como resultado do colapso do núcleo de uma supernova superluminosa”, afirmou Alexei Filippenko, coautor do estudo e astrônomo na Universidade da Califórnia (UC) em Berkeley, em comunicado. Segundo ele, também é a primeira vez que o nascimento de um magnetar é observado diretamente, o que torna o achado “realmente empolgante”.
Embora fenômenos anteriores, como a fusão de estrelas de nêutrons, já tenham sido associados à possível formação desses objetos, esta é a primeira evidência direta do processo.
Com base nos dados, os pesquisadores estimaram que o magnetar recém-formado gira a cada 4,2 milissegundos — cerca de 238 rotações por segundo — e possui um campo magnético aproximadamente 300 trilhões de vezes mais forte que o da Terra.
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“Farol cósmico estroboscópico” no universo
As oscilações detectadas na curva de luz provavelmente são causadas por um disco de acreção ao redor do magnetar recém-nascido. Esse disco, formado por gás e poeira da estrela que explodiu, é atraído de volta pela intensa gravidade do remanescente estelar. Estruturas semelhantes são observadas ao redor de buracos negros, mas, neste caso, o disco deve ser assimétrico e desalinhado com o eixo de rotação do magnetar.
De acordo com a relatividade geral, esse tipo de disco sofre um fenômeno chamado precessão de Lense-Thirring, que faz com que ele oscile em relação ao eixo de rotação. Esse movimento provoca variações no brilho observadas da Terra, à medida que o disco bloqueia ou reflete a luz emitida.
“Um disco oscilante poderia periodicamente bloquear e refletir a luz do magnetar, transformando todo o sistema em um farol cósmico estroboscópico”, explicaram representantes da UC em Berkeley.
Os cientistas identificaram quatro dessas oscilações — chamadas de “chirps” (ou “pios”) devido à semelhança com o padrão de cantos de aves —, cada uma mais curta e menos intensa que a anterior, comportamento consistente com o efeito de Lense-Thirring.
“Testamos várias hipóteses, incluindo efeitos puramente newtonianos e precessão causada pelos campos magnéticos do magnetar, mas apenas a precessão de Lense-Thirring correspondeu perfeitamente ao tempo observado”, explicou Joseph Farah. “Também é a primeira vez que a relatividade geral foi necessária para descrever a mecânica de uma supernova.”
Para os cientistas que propuseram essa ideia anteriormente, os novos resultados funcionam como a prova definitiva de que estavam corretos. “Durante anos, a ideia do magnetar parecia quase um truque de mágica teórica — escondendo um motor poderoso sob camadas de detritos da supernova”, afirmou Dan Kasen. “O ‘chirp’ nesse sinal é como esse motor puxando a cortina e revelando que ele realmente está lá.”
Os pesquisadores ressaltam, no entanto, que nem todas as supernovas superluminosas estão necessariamente ligadas a magnetares. Estudos anteriores mostram que essas explosões também podem ser causadas por “cascas” densas de gás e poeira ao redor das estrelas.
A equipe agora pretende investigar qual desses mecanismos é mais comum no universo. Para isso, aposta no recém-inaugurado Observatório Vera C. Rubin, que deverá identificar dezenas de supernovas com padrões semelhantes nos próximos anos.
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