A impressão desse artista mostra duas estrelas de nêutrons se fundindo, cercadas por um casulo de material liberado com um jato estourando.
(Imagem: © Beabudai Design)
Uma visão hiper-detalhada da primeira fusão estelar de nêutrons detectada revela como colisões entre estrelas mortas podem gerar algumas das explosões mais poderosas do universo, de acordo com um novo estudo.
Em 2017, os astrônomos testemunharam um par de estrelas de nêutrons se fundindo pela primeira vez. Estrelas de nêutrons são restos de grandes estrelas que morreram em explosões cataclísmicas conhecidas como supernovas. O nome deriva do fato de que o atração gravitacional dessas estrelas é forte o suficiente esmagar prótons e elétrons para formar nêutrons.
Pesquisadores fizeram a descoberta de 2017 detectando ondulações no tecido do espaço e do tempo conhecidas como ondas gravitacionais, que irradiavam de um acidente entre um par de estrelas de nêutrons localizadas a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra. Os cientistas acompanharam a descoberta dessa fusão, apelidada de GW170817, com observações feitas a partir de telescópios convencionais.
Um pouco mais de um segundo após a detecção das ondas gravitacionais do GW170817, os pesquisadores descobriram, via telescópio, uma pequena explosão de raios gama. Tais explosões são as explosões mais poderosas do universo. Cada evento de geração de rajadas, em milissegundos a minutos, libera tanta energia quanto o sol durante toda a sua vida útil de 10 bilhões de anos. As explosões são tradicionalmente divididas em dois grupos - longo e curto - dependendo se duram mais ou menos de 2 segundos, respectivamente.
As emissões de rádio e raios X de longa duração observadas no GW170817 provaram ser um desafio para os cientistas explicar. Uma possibilidade é que esse pós-brilho intrigante tenha sido o resultado de jatos potentes e estreitos de radiação de remanescentes da colisão que perfuraram o restante dos detritos e foram direcionados "fora do eixo" ou para longe da linha de visão da Terra. Outro modelo sugere que esses jatos não perfuravam as sobras da fusão, mas as aqueciam, dando origem a um casulo em expansão de material.
Lançar luz sobre as consequências de GW170817 poderia iluminar as origens de pequenas explosões de raios gama, disseram os pesquisadores do estudo. Trabalhos anteriores revelaram que longas explosões de raios gama provavelmente são causadas por jatos de material extraídos de supernovas em velocidades relativísticas ou próximas à velocidade da luz. "Explosões curtas de raios gama, por outro lado, continuaram um enigma", disse Om Sharan Salafia, astrofísico do Observatório Astronômico de Brera, na Itália, e coautor do novo estudo, à Space.com.
A causa do pós-brilho do GW170817 estava em debate porque pesquisas anteriores não conseguiram obter imagens com resolução suficiente para deduzir o tamanho da fonte dessas emissões. Para ajudar a resolver esse mistério, Salafia e seus colegas usaram uma série de 32 radiotelescópios espalhados pelos cinco continentes para examinar o brilho pós-rádio do GW170817 cerca de 207 dias após a fusão. Ao combinar os dados dessa matriz, os pesquisadores criaram essencialmente um único radiotelescópio extremamente grande - um de 11.878 quilômetros de largura e potência suficiente para obter uma imagem mais nítida da explosão.
Essas novas descobertas sugerem que esta fonte de rádio tem um tamanho relativamente pequeno, o que não suporta o modelo de casulo, disseram os pesquisadores. Em vez disso, os dados sugerem que o GW170817 gerou um jato se movendo a velocidades relativísticas capazes de perfurar os detritos ao redor no espaço interestelar e além.
"Nossa 'imagem', graças à sua resolução extremamente alta - próxima da resolução mais alta possível para esse tipo de observação - poderia diferenciar esses dois cenários", disse Salafia.
Essas descobertas "lançam luz sobre a natureza das explosões curtas de raios gama; da mesma forma que seus primos" longos ", são produzidas por jatos relativísticos", Giancarlo Ghirlanda, astrofísico do Observatório Astronômico de Brera e coautor do estudo, disse Space.com. Os pesquisadores estimaram que pelo menos 10% das fusões de estrelas de nêutrons geram esses jatos relativísticos.
Os cientistas detalharam suas descobertas na edição de 22 de fevereiro da revista Science.
