Medições precisas usando a coleção de radiotelescópios da National Science Foundation (NSF) mostraram que um jato estreito de partículas viajando perto da velocidade da luz foi ejetado no espaço interestelar logo após um par de estrelas de nêutrons se fundir em uma galáxia a 130 milhões de anos-luz da Terra. A fusão, ocorrida em agosto de 2017, criou ondas gravitacionais, causando vibrações no espaço. Este foi o primeiro evento em que ondas gravitacionais e ondas eletromagnéticas, incluindo raios gama, raios X, luz visível e ondas de rádio, foram detectadas imediatamente.
Os efeitos da fusão, batizada de GW170817, puderam ser observados por meio de telescópios orbitais e terrestres ao redor do mundo. Os cientistas notaram que as características das ondas resultantes mudaram com o tempo e usaram essas mudanças para identificar a natureza dos fenômenos que se seguiram à fusão.
Uma questão que se destacou, mesmo meses após a fusão, foi se o evento criou um fluxo estreito e rápido de material que fez seu caminho para o espaço interestelar. Isso foi muito importante, porque esses jatos são necessários para criar o tipo de explosões de radiação gama que os teóricos acreditavam que deveriam ter sido causadas pela fusão de pares de estrelas de nêutrons.
A resposta veio quando os astrônomos usaram uma combinação da matriz de linha de base muito longa da NSF (VLBA), da matriz de grande escala de Karl Jansky (VLA) e do Green Bank Telescope (GBT) de Robert S. Byrd. Verificou-se que a localização da emissão de rádio da confluência mudou no espaço, e o movimento foi tão rápido que apenas um avião poderia explicar sua velocidade.
'Medimos esse movimento, que acabou sendo quatro vezes mais rápido que a luz. Essa ilusão, chamada de movimento superluminal, ocorre quando o jato está quase em direção à Terra e o material no jato está se aproximando da velocidade da luz ', disse Kunal Muli, Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) e Caltech.
Os astrônomos observaram o objeto 75 dias após a fusão, e novamente 230 dias depois.
“Com base em nossa análise, este jato é provavelmente muito estreito, não tem mais de 5 graus de largura e apenas 20 graus da direção da Terra”, disse Adam Deller, da Swinburne University of Technology. “Mas para coincidir com nossas observações, o material no jato também teve que explodir mais de 97 por cento mais rápido do que a velocidade da luz.”
O cenário atual para o evento é que a fusão inicial de duas estrelas de nêutrons superdensas causou uma explosão que empurrou uma casca esférica de detritos para fora. Estrelas de nêutrons entraram em colapso no buraco negro, cuja poderosa gravidade começou a puxar material em sua direção. Este material formou um disco girando rapidamente que gerou um par de jatos movendo-se para fora de seus pólos.
À medida que este evento se desenrolava, surgiu a questão de saber se os jatos emergiriam da casca dos destroços da explosão original. Dados observacionais mostraram que o jato interagiu com detritos espaciais, formando um amplo 'casulo' de material, expandindo-se para fora. O casulo se expandiu mais lentamente do que os jatos.
“Nossa interpretação é que o casulo dominou as emissões de rádio até cerca de 60 dias após a fusão e, posteriormente, as emissões foram expostas ao jato”, disse Ore Gottlieb, da Universidade de Tel Aviv, o principal teórico do estudo.
“Tivemos sorte de poder observar esse evento, porque se o jato estivesse longe da Terra, a emissão de rádio seria muito fraca para detectá-lo”, acrescentou Gregg Hollinan, do Caltech.
No momento, os cientistas estão confiantes de que a detecção de um jato em movimento rápido no GW170817 fortalece significativamente a conexão entre fusões de estrelas de nêutrons e explosões de raios gama de curta duração. Eles agora sabem que os jatos devem ser relativamente direcionados para a Terra para detectar uma explosão de raios gama.
