Reavaliando M31-2014-DS1: Por que a Estrela 'Desaparecida' de Andrômeda Desafia Teorias de Supernovas Fracassadas

Reavaliando a M31-2014-DS1: Por que a Estrela "Desaparecida" de Andrômeda Desafia as Teorias de Supernovas Falhadas

Em 2014, astrônomos que monitoravam a Galáxia de Andrômeda (M31) testemunharam um desaparecimento cósmico raro e intrigante. Uma supergigante amarela massiva, designada M31-2014-DS1, começou a desaparecer rapidamente, acabando por sumir da visão óptica. Durante anos, o consenso científico predominante sugeriu que se tratava de uma "supernova falhada" — um evento dramático onde uma estrela massiva ignora uma explosão brilhante e colapsa diretamente num buraco negro. No entanto, um novo estudo de Noam Soker, do Technion - Israel Institute of Technology, sugere que este "ato de desaparecimento" pode não ser o que parece. Ao reavaliar os parâmetros físicos necessários para que uma supernova falhada ocorra, Soker argumenta que o cenário é matematicamente improvável e que a estrela ainda pode estar lá, meramente escondida atrás de um véu de poeira cósmica.

A Hipótese da Supernova Falhada

O conceito de uma supernova falhada é um pilar do moderno mecanismo de morte estelar "impulsionado por neutrinos". Neste modelo, quando o núcleo de uma estrela massiva colapsa, o fluxo resultante de neutrinos transporta uma quantidade significativa de massa-energia. Esta perda súbita de atração gravitacional faz com que as camadas externas da estrela se expandam. Enquanto a maior parte da estrela colapsa num buraco negro, uma pequena fração do envelope é ejetada para o espaço, com algum material acabando por cair de volta em direção à singularidade recém-formada. Teoriza-se que este material de "retorno" (fallback) forme um disco de acreção, alimentando jatos fracos e um evento transiente de baixa luminosidade que carece do brilho de uma supernova padrão.

Para a M31-2014-DS1, investigadores tinham proposto anteriormente que ocorreu exatamente esta sequência de eventos, deixando para trás um buraco negro com cerca de cinco massas solares. O apelo desta teoria reside na sua capacidade de explicar por que algumas das estrelas mais massivas do universo parecem desaparecer sem a pirotecnia esperada. Também ajuda a explicar o problema da "supergigante vermelha desaparecida" — a observação de que vemos menos progenitores de supernovas de alta massa do que os modelos de evolução estelar preveem.

O Desafio do Ajuste Fino

Na sua pesquisa mais recente, Noam Soker contesta a viabilidade deste modelo, caracterizando-o como um "cenário de supernova falhada que falhou". De acordo com Soker, as condições específicas exigidas para corresponder às observações da M31-2014-DS1 são incrivelmente estreitas e fisicamente improváveis. O modelo de supernova falhada exige que menos de 1% do material de retorno ligado seja efetivamente acritado pelo buraco negro. Se mais material fosse consumido, os jatos resultantes seriam muito mais energéticos do que o que foi observado em Andrômeda.

Soker aponta uma contradição gritante no tempo deste evento. O modelo proposto sugere que os jatos alimentados por acreção devem permanecer ativos por mais de uma década para explicar a curva de luz, no entanto, esses mesmos jatos devem, de alguma forma, não conseguir interromper o fluxo de gás durante o mesmo período. "Considero esse requisito de ajuste fino improvável", escreve Soker na sua análise, observando que os ciclos de feedback físico entre o gás em acreção e os jatos de saída normalmente regulam tais sistemas de forma muito mais agressiva. A probabilidade de um sistema manter um desequilíbrio tão delicado durante dez anos é, na visão de Soker, quase zero.

Convecção e Flutuações de Momento Angular

Uma parte significativa da crítica de Soker foca-se no papel da convecção pré-colapso dentro da supergigante amarela. Antes de uma estrela colapsar, as suas camadas externas são um caldeirão fervente de células convectivas. Estas células possuem momento angular estocástico — ou aleatório. Quando a estrela colapsa, este "redemoinho" não desaparece simplesmente; ele dita como o material de retorno interage com o buraco negro.

Soker argumenta que, mesmo que a estrela como um todo estivesse a rodar lentamente, a turbulência interna seria suficiente para formar discos de acreção intermitentes. Estes discos lançariam inevitavelmente jatos através de um processo que Soker identifica como o Mecanismo de Explosão por Jatos Oscilantes (JJEM). "O material de retorno possui grandes flutuações de momento angular devido à convecção do envelope pré-colapso", explica Soker. Os seus cálculos sugerem que estas flutuações produziriam jatos energéticos o suficiente para desencadear uma explosão muito mais brilhante, em vez do brilho fraco e desvanecido observado em 2014. O facto de a M31-2014-DS1 não ter explodido brilhantemente sugere que um evento de colapso de núcleo pode nem ter acontecido.

Discrepâncias Radiativas e Cenários Alternativos

Além da mecânica de acreção, Soker identifica uma discrepância na luz observada. Num cenário de supernova falhada, a interação entre os jatos de saída e o gás estelar circundante deveria produzir radiação significativa à medida que o material arrefece. No entanto, a análise de Soker descobriu que a radiação esperada de tal zona de arrefecimento seria pelo menos uma ordem de magnitude superior aos valores detetados pelos telescópios. Este desajuste enfraquece ainda mais o argumento do nascimento de um buraco negro.

Então, se não foi uma supernova falhada, o que aconteceu à estrela? Soker aponta para uma alternativa: um Transiente Óptico de Luminosidade Intermediária de Tipo II (ILOT). Neste cenário, a estrela faz parte de um sistema binário que sofreu uma interação violenta ou uma fusão parcial. Tais eventos podem ejetar quantidades massivas de gás que condensam rapidamente em poeira. Esta poeira atua como um "manto" cósmico, bloqueando a luz da estrela e fazendo-a parecer ter desaparecido. "O desvanecimento deve-se à ejeção de poeira numa interação binária violenta", sugere Soker, observando que esta explicação se ajusta aos dados observados sem exigir "parâmetros de ajuste fino improváveis".

Implicações para a Evolução Estelar

O debate sobre a M31-2014-DS1 tem implicações profundas para a forma como compreendemos os ciclos de vida das estrelas mais massivas do universo. Se as supernovas falhadas forem tão raras como Soker sugere, isso significaria que a maioria das estrelas massivas termina de facto as suas vidas em explosões brilhantes, e os nossos atuais modelos "impulsionados por neutrinos" podem precisar de uma revisão significativa. Também sugeriria que os progenitores "desaparecidos" não estão a sumir em buracos negros, mas talvez estejam a ser obscurecidos pela sua própria perda de massa em estágio final ou por interações binárias.

O trabalho de Soker alinha-se com outros estudos recentes, como os de Beasor et al. (2026), que utilizam dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e do Submillimeter Array (SMA). Estas observações não conseguiram detetar as assinaturas de alta energia — como fluxos específicos de raios X — que seriam de esperar de um buraco negro recém-formado a acritar matéria ativamente. Em vez disso, os dados infravermelhos sugerem uma distribuição não esférica de poeira, uma marca característica de interações de estrelas binárias em vez do colapso mais simétrico de uma estrela individual.

O Próximo Passo para o Mistério de Andrômeda

O teste definitivo da teoria da "supernova falhada que falhou" de Soker será o tempo. Se a estrela estiver meramente escondida atrás de uma concha de poeira ejetada durante uma interação binária, essa poeira acabará por se expandir e dissipar, ou a estrela mover-se-á para além do manto. Soker previu anteriormente que a M31-2014-DS1 acabará por reaparecer, uma "ressurreição" que refutaria definitivamente a teoria do colapso em buraco negro.

Pesquisas futuras focar-se-ão no monitorizamento a longo prazo do local em comprimentos de onda infravermelhos e de rádio. À medida que telescópios como o JWST continuam a espreitar através da poeira da Galáxia de Andrômeda, os astrônomos esperam encontrar a "prova definitiva" — ou o calor fraco e persistente de um sistema binário escondido ou o silêncio inconfundível de um buraco negro. Por agora, o caso da supergigante desaparecida continua a ser uma lição de cautela sobre as complexidades da morte estelar e os perigos de assumir que, quando uma estrela desaparece, ela se foi para sempre.