Novas e Supernovas

Algumas estrelas apresentam um aumento abrupto de luminosidade devido ao início de reações termonucleares descontroladas: são as novas e as supernovas. Há registros históricos de supernovas desde aproximadamente 1300 a.C., mas as mais conhecidas são a associada à Nebulosa do Caranguejo (SN 1054), a SN 1572, a SN 1604 e a SN 1987A.

A SN 1054 foi registrada por astrônomos chineses e por povos nativos da América do Norte. A SN 1572, observada por Tycho Brahe, atingiu magnitude aparente –4. Já a SN 1604, acompanhada por Johannes Kepler, chegou a –3. A SN 1987A, detectada na Grande Nuvem de Magalhães, foi a primeira supernova visível a olho nu desde 1604 e também a primeira cuja emissão de neutrinos foi detectada na Terra, confirmando modelos teóricos de colapso estelar.

Nova Velorum 1999 (seta). Magnitude ~3 em 29/05/1999. Foto: Alberto Betzler, Zenit 12XS, filme ASA 100, exposição de 15 s.

As novas ocorrem em anãs brancas que fazem parte de sistemas binários com transferência de massa. A matéria retirada da estrela companheira forma um disco de acreção devido à conservação do momento angular. O atrito no disco faz com que parte do material caia sobre a anã branca. Quando a massa acumulada atinge temperaturas e pressões suficientes, o hidrogênio se funde numa camada superficial por meio do ciclo CNO, que é proporcional a T²⁰ — muito mais eficiente que o ciclo pp (T⁴).

Sistema binário com transferência de massa. O disco de acreção surge pela conservação do momento angular.

As supernovas são eventos muito mais energéticos. Emitem até 10⁵¹ erg no total (1 foe). A SN1987A teve luminosidade de pico de aproximadamente 10³⁸ erg/s. São classificadas como Tipo I (sem hidrogênio no espectro) e Tipo II (com hidrogênio). As SN Ia ocorrem em anãs brancas com massa próxima ao limite de Chandrasekhar (~1,4 M_☉), enquanto as SN II ocorrem por colapso de núcleo em estrelas massivas.

Comparação entre curvas de luz de supernovas do Tipo I (verde) e Tipo II (azul). As Tipo I atingem maior pico de brilho.

A curva de luz das SN Ia segue um padrão observacional conhecido como relação de Phillips, que permite utilizá-las como velas padrão para estimar distâncias cósmicas. Já as SN Ib e Ic, descobertas posteriormente, ocorrem em estrelas Wolf–Rayet com pouco ou nenhum hidrogênio, também por colapso de núcleo.

Glossário

• Magnitude aparente: Brilho observado da Terra.
• Magnitude absoluta: Brilho a uma distância padrão de 10 parsecs.
• Foe: Unidade de energia para supernovas (10⁵¹ erg).
• Espectro: Distribuição de intensidade da luz em função do comprimento de onda.
• Momento angular (L): Conservado nos sistemas binários. L = massa × velocidade × raio.

Bioassinatura em K2-18b? Vamos com calma.

Figura 1 – Representação hipotética do exoplaneta K2-18b em comparação com a Terra.
Fonte: NASA.

A mídia de diversos países noticiou com entusiasmo os resultados das observações da atmosfera do exoplaneta K2-18b realizadas pelo Telescópio Espacial James Webb. Em 2023, foram anunciadas assinaturas espectrais atribuídas principalmente ao metano (CH₄) e ao dióxido de carbono (CO₂), além de uma indicação muito menos significativa da possível presença de dimetilsulfeto (DMS).

Em 2025, novas observações no infravermelho médio realizadas com o instrumento MIRI levaram o mesmo grupo de pesquisadores a anunciar evidências, com significância estatística próxima de 3σ, da presença de DMS e/ou dimetil dissulfeto (DMDS). Essas moléculas despertaram enorme interesse porque, na Terra, o DMS atmosférico é produzido predominantemente por processos biológicos, incluindo organismos marinhos.

Entretanto, isso está muito longe de representar uma detecção de vida. K2-18b é um sub-Netuno com cerca de 2,6 vezes o raio e aproximadamente 8,6 vezes a massa da Terra. O planeta orbita uma estrela anã vermelha e encontra-se na chamada zona habitável do sistema. Isso significa apenas que, sob determinadas condições atmosféricas, a temperatura poderia ser compatível com a existência de água líquida.

Também não existe, até o momento, uma detecção direta de um oceano em K2-18b. Uma das hipóteses propostas é a de que o planeta seja um mundo denominado “Hycean”, possuindo uma atmosfera rica em hidrogênio sobre um extenso oceano de água. Outros modelos, entretanto, permitem que K2-18b seja um mini-Netuno com uma atmosfera profunda e sem qualquer superfície habitável. A própria natureza física do planeta continua sendo objeto de debate.

A história das alegadas moléculas atmosféricas também recomenda cautela. Reanálises independentes dos dados do James Webb confirmaram de maneira relativamente robusta a presença de metano, mas encontraram resultados muito menos convincentes para o dióxido de carbono e nenhuma evidência estatisticamente robusta para DMS ou DMDS.

Além disso, análises posteriores mostraram que outras moléculas podem produzir características espectrais semelhantes às atribuídas ao DMS e ao DMDS. Quando o número de espécies químicas consideradas nos modelos é ampliado, a preferência estatística por essas supostas bioassinaturas pode desaparecer. Pequenas diferenças no processamento dos dados também modificam os resultados.

Esse episódio chama atenção para outro problema recorrente na divulgação científica: a interpretação inadequada da chamada significância estatística. Frases como “a detecção possui 99,7% de confiança” aparecem com frequência quando um resultado é apresentado como uma evidência de 3σ.

Essa tradução é conceitualmente enganosa. Em uma situação estatística idealizada, com erros gaussianos e um teste previamente definido, um desvio de 3σ corresponde a uma probabilidade de aproximadamente 0,27% de obter um resultado tão extremo ou mais extremo sob determinada hipótese nula, considerando um teste bilateral. Isso não significa que exista “99,73% de probabilidade” de a molécula estar presente.

Além disso, nas análises espectroscópicas de atmosferas de exoplanetas, o valor expresso em “sigmas” nem sempre representa simplesmente uma razão sinal/ruído. Frequentemente, ele é derivado da comparação entre modelos atmosféricos com diferentes combinações de moléculas. O resultado depende, portanto, não apenas dos dados, mas também dos modelos escolhidos, das moléculas consideradas, da redução dos dados e das hipóteses adotadas na análise.

No anúncio de 2025, por exemplo, os autores relataram evidências de aproximadamente 3σ para DMS e/ou DMDS e uma diferença de 3,4σ entre o espectro observado e um determinado modelo sem feições espectrais. Mesmo os próprios autores reconheceram que seriam necessárias novas observações para aumentar a robustez da conclusão.

Pouco depois, grupos independentes reanalisaram os mesmos dados utilizando diferentes procedimentos de redução e conjuntos mais amplos de modelos atmosféricos. A suposta evidência de DMS e DMDS deixou de ser estatisticamente significativa. Outros compostos, incluindo hidrocarbonetos, produziram ajustes igualmente bons aos dados.

Portanto, a controvérsia sobre K2-18b constitui um exemplo bastante didático de por que resultados extraordinários exigem cautela, especialmente quando se encontram próximos do limite de sensibilidade dos instrumentos. Um sinal estatisticamente interessante não equivale automaticamente à identificação de uma molécula; a identificação de uma molécula não equivale a uma bioassinatura; e uma possível bioassinatura está ainda muito distante de constituir evidência de vida.

Também existe um componente sociológico que não deve ser ignorado. Resultados associados à possibilidade de vida extraterrestre produzem enorme repercussão pública e acadêmica. Há fortes incentivos para divulgar rapidamente descobertas potencialmente importantes. Isso não implica má-fé por parte dos pesquisadores, mas torna ainda mais necessária a reprodução independente das análises antes de transformar resultados marginais em afirmações extraordinárias.

Curiosamente, a evolução do caso K2-18b acabou fornecendo um excelente exemplo do próprio funcionamento da ciência. Um resultado foi anunciado, recebeu enorme repercussão, outros pesquisadores obtiveram os dados, repetiram as análises utilizando métodos diferentes e demonstraram que a interpretação original não era única. A questão permanece em aberto, aguardando observações melhores.

Figura 2 – Posição de K2-18b no sistema planetário.
O planeta encontra-se na chamada zona habitável de sua estrela. Essa localização, por si só, não demonstra a existência de água líquida nem de condições adequadas à vida.

Astrofotografias de grande campo na Ponta de Humaitá

Registro de algumas regiões do céu feitas a partir da Ponta de Humaitá, em Salvador, no dia 20 de janeiro de 2025. As imagens foram obtidas entre 22h12 e 22h16 UT com uma câmera Canon Rebel T100. As imagens 1 e 2, apresentadas a seguir, resultam do alinhamento e da soma de cinco sequências, processadas com correção de poluição luminosa no software Sequator. As especificações técnicas da primeira imagem de cada sequência estão detalhadas nas respectivas legendas. O campo visual das imagens é de 45,7 × 30,5 graus, com escala de placa de 63,4 segundos de arco por pixel.

Na imagem registrada às 22h12 UT, é possível identificar uma trilha tênue e descontínua associada a fragmentos do estágio superior de um foguete Ariane I, lançado em 22 de fevereiro de 1986. Esse veículo colocou em órbita os satélites SPOT-1 (França) e Viking (Suécia). Cerca de nove meses após o lançamento, o estágio explodiu em órbita devido à pressurização residual de propelentes, gerando centenas de fragmentos que ainda circulam a Terra em órbita baixa polar e podem ser registrados em exposições fotográficas de longa duração.

1) 22:12 UT, 10 s de exposição, distância focal de 28 mm, obturador f/4.5 e ISO 400. Região das constelações de Orion, Eridanus, Monoceros, Lepus e Touro.

2) 22:16 UT, 10 s de exposição, distância focal de 28 mm, obturador f/4.5 e ISO 160. Marte é o ponto vermelho ao lado de Pollux, na constelação de Gêmeos.

C/2024 G3 (ATLAS)

O cometa ATLAS foi registrado na Ponta de Humaitá, em Salvador, no dia 20 de janeiro de 2025. As imagens foram obtidas entre 21h51min e 22h16min UT utilizando uma câmera Canon Rebel T100. As imagens 2 a 6, apresentadas a seguir, são o resultado do alinhamento e soma de cinco sequências corrigidas para poluição luminosa com o software Sequator. As especificações técnicas da primeira imagem de cada sequência estão detalhadas nas respectivas legendas.

De acordo com o COBS, a magnitude visual total do cometa foi estimada em 3,0, o que o tornava fracamente visível a olho nu em áreas urbanas com altos níveis de poluição luminosa.

O núcleo do cometa possui um raio mínimo estimado em 3,2 km, considerando que não seja hiperativo.

1) Primeira detecção do cometa. Imagem única obtida às 21:51 UT, com 2 s de exposição, distância focal 55 mm, obturador f/5.6 e ISO 500.

2) 21:58 UT, 2 s de exposição, distância focal de 55 mm, obturador f/4.5 e ISO 640. Imagens ligeiramente fora de foco.

3) 22:01 UT, 2 s de exposição, 32 mm de distância focal, obturador f4.5 e ISO 1250.

4) 22:02 UT, 2 s de exposição, 32 mm de distância focal, obturador f/5 e ISO 800.

5) 22:05 UT, 10 s de exposição, 18 mm de distância focal, obturador f/4 e ISO 125.

6) 22:06 UT, 10 s de exposição, 18 mm de distância focal, obturador f/4 e ISO 250.

Azulejos Atômicos

O padrão desses azulejos combina uma representação do modelo atômico de Rutherford com motivos florais, típicos da decoração encontrada em muitas construções antigas de Salvador.

Os azulejos decoram atualmente uma loja de molduras localizada na Rua Carlos Gomes, no centro da cidade. Notei esse tema peculiar pela primeira vez cerca de 20 anos antes, durante minha visita anterior ao local.

Posteriormente, descobri que, em 1960, funcionava exatamente nesse imóvel uma empresa dedicada à comercialização de equipamentos técnicos e máquinas de escritório. Esse dado pode ajudar a explicar o curioso motivo “atômico” dos azulejos. O desenho é compatível com a estética tecnológica das décadas de 1950 e 1960 e pode constituir um vestígio da antiga ocupação comercial do prédio. Embora eu ainda não tenha encontrado documentação que permita determinar quando o revestimento foi instalado, a coincidência entre o tema dos azulejos e a atividade então desenvolvida no local é bastante sugestiva.

Registro realizado em 07/01/2025.