SN 1987A

SN 1987A foi uma supernova na Grande Nuvem de Magalhães, a cerca de 168 000 anos-luz de distância. Sua luz alcançou a Terra em 23 de fevereiro de 1987 — e várias horas antes já o haviam feito seus neutrinos.

Foi a primeira supernova observada com um mensageiro diferente da luz, e o começo da astronomia de neutrinos.

24 eventos

Três detectores registraram um sinal no intervalo de poucos segundos:

Vinte e quatro eventos ao todo. Medido pelo que as instalações atuais forneceriam, isso não é nada — o Hyper-Kamiokande espera algumas dezenas de milhares no caso de uma supernova em nossa galáxia. Medido pelo que se sabia antes, era tudo.

Por que os neutrinos chegaram primeiro

A vantagem temporal parece à primeira vista contraditória, mas é a melhor prova a favor do modelo do colapso do núcleo.

Quando o núcleo de uma estrela massiva desaba, em frações de segundo forma-se uma estrela de nêutrons. A energia liberada no processo vai em cerca de 99 por cento para os neutrinos. Estes deixam a estrela de imediato, porque quase não interagem.

A luz, em contrapartida, só surge quando a onda de choque alcança as camadas exteriores da estrela e as faz brilhar. Isso leva horas.

A vantagem de cerca de três horas não é, portanto, uma curiosidade, mas uma previsão que se confirmou.

O que daí se pôde deduzir

O balanço energético. A partir de 24 eventos pôde-se estimar a energia total irradiada em forma de neutrinos. Ela coincide com o que a teoria exige para a formação de uma estrela de nêutrons. Com isso, o modelo do colapso do núcleo não era mais apenas plausível, mas medido.

Um limite para a massa do neutrino. Os neutrinos chegaram no intervalo de poucos segundos, embora tivessem energias diferentes. Se fossem nitidamente massivos, os mais lentos teriam de ter chegado sensivelmente depois — com 168 000 anos-luz de trajeto, até uma massa minúscula tem efeito. Dessa estreiteza temporal seguiu-se um limite superior que na época figurava entre os melhores e que hoje o KATRIN supera de longe.

Um limite para o tempo de vida. O fato de os neutrinos sequer terem chegado mostra que ao longo de 168 000 anos-luz eles não decaem.

A surpresa na própria estrela

A estrela progenitora pôde ser identificada em imagens mais antigas: Sanduleak −69° 202. E ela era uma supergigante azul.

Isso contradizia a doutrina da época, segundo a qual as supernovas desse tipo procedem de supergigantes vermelhas. A teoria teve de ser corrigida — um bom exemplo de que um único evento pode retificar todo um modelo.

O objeto que faltava

Se os neutrinos indicam a formação de uma estrela de nêutrons, ali teria de haver uma. Durante décadas ela não foi vista — a poeira da explosão encobria tudo.

Em 2019, o radiotelescópio ALMA encontrou uma mancha invulgarmente quente no lugar esperado. Em 2024, observações com o telescópio espacial James Webb acrescentaram mais: a ionização de determinados elementos no centro é mais bem explicada pela radiação de um objeto compacto.

Com isso o círculo se fecha quase quarenta anos depois dos 24 neutrinos.

Por que não houve uma segunda

Supernovas desse tipo ocorrem em nossa galáxia, segundo as estimativas, entre uma e três vezes por século. Desde 1987, a física de neutrinos espera pela próxima.

Por isso hoje vários detectores estão conectados em uma rede de alerta precoce. Se mais de um comunicar ao mesmo tempo uma erupção, em questão de minutos sai um aviso para observatórios do mundo inteiro — para que desta vez também as primeiras horas da luz sejam observadas.

Termos relacionados

• Astronomia de neutrinos — o campo assim fundado
• Masatoshi Koshiba — o responsável pelo Kamiokande-II
• Frederick Reines — coautor da construção do detector IMB
• Hyper-Kamiokande — a prontidão para a próxima

Fontes

• K. Hirata et al. (Kamiokande-II): Observation of a neutrino burst from the supernova SN1987A, Physical Review Letters 58, 1490 (1987).
• R. M. Bionta et al. (IMB): Observation of a neutrino burst in coincidence with supernova 1987A, Physical Review Letters 58, 1494 (1987).