Em todo o universo, a 5,5 bilhões de anos-luz de distância, vários telescópios registraram um flash brilhante de uma curta explosão de raios gama. Muito semelhante à explosão de uma estrela kilonova.
Os astrônomos tentaram vincular os dados a uma colisão de estrelas de nêutrons, que foi registrada pela primeira vez na história em 2017.
A descoberta de 2017, conhecida como GW 170817, foi uma grande dádiva: uma grande quantidade de dados sobre uma variedade de sinais que nos ajudam a entender os eventos e reconhecer o que estamos olhando se um fenômeno semelhante reaparecer.
Mas há algo sobre a kilonova que acompanha a explosão de raios gama chamada GRB 200522A, muito diferente daquela colisão de estrelas de nêutrons. O flare, capturado pelo Telescópio Espacial Hubble no infravermelho próximo, era incrivelmente brilhante – 10 vezes mais brilhante do que os modelos de colisão de estrelas de nêutrons previam.
“Essas observações não se encaixam nas explicações tradicionais para rajadas curtas de raios gama”, disse o astrônomo Wen-fay Fong, da Northwestern University.
“Dado o que sabemos sobre rádio e raios-X desta explosão, não se trata de uma colisão. A radiação infravermelha que detectamos com o Hubble é muito brilhante. '
A radiação foi detectada pela primeira vez pelo Observatório Neil Gerels Swift da NASA, um telescópio espacial projetado para detectar rajadas de raios gama. Assim que o aviso foi recebido, outros telescópios espaciais e terrestres começaram a sintonizar o local da explosão.
Uma matriz muito grande, W.M. O Observatório Keck e a rede de telescópios globais do Observatório Las Cumbres trabalharam para obter um perfil eletromagnético de um evento de ondas de rádio a raios-X. Eles mostraram que se tratava de uma curta explosão de raios gama – um tipo de explosão que dura menos de dois segundos associada à fusão de estrelas de nêutrons.
Mas o telescópio espacial Hubble, que observa o fenômeno no infravermelho próximo, mudou a mente dos cientistas.
“À medida que os dados chegavam, formamos uma imagem do mecanismo emissor de luz que vimos”, disse o astrônomo Tanmoy Laskar, da Universidade de Bath, no Reino Unido.
“Tivemos que mudar completamente nosso processo de pensamento porque as informações que Hubble acrescentou nos fizeram perceber que devemos abandonar o pensamento tradicional e assumir que um novo fenômeno está acontecendo. Então, tivemos que descobrir o que essas explosões extremamente poderosas significam para a física. '
A colisão de duas estrelas de nêutrons – os núcleos em colapso de estrelas mortas – é um evento marcante. As estrelas de nêutrons são minúsculas e densas, cerca de 1,1 a 2,5 vezes a massa do Sol, mas compactadas em uma esfera de apenas 20 quilômetros de diâmetro.
Quando eles colidem, eles liberam uma quantidade enorme de energia na forma de uma explosão de uma estrela kilonova 1.000 vezes mais brilhante do que uma nova normal. Isso é acompanhado por uma explosão de raios gama de alta energia de jatos de matéria ejetada movendo-se a uma velocidade próxima à da luz.
A própria kilonova é um brilho nas faixas de ondas óptica e infravermelha, causada pela decadência radioativa de elementos pesados. Os astrônomos acreditam que duas estrelas de nêutrons em GW 170817 se fundiram para formar um buraco negro. Os pesquisadores acreditam que o brilho do infravermelho próximo do quilon GRB 200522A indica que as duas estrelas de nêutrons se fundiram para formar outra coisa: um magnetar.
Os magnetares são um tipo de estrela de nêutrons, mas têm campos magnéticos insanamente poderosos – cerca de 1000 vezes mais poderosos do que a estrela de nêutrons média.
Os magnetares são muito raros; apenas 24 foram descobertos até agora na Via Láctea. Por causa disso, é bastante difícil para nós entender como eles surgem. Se duas estrelas de nêutrons associadas com GRB 200522A formaram um magnetar, isso nos dá um novo mecanismo através do qual essas estrelas extremas podem surgir.
“Sabemos que os magnetares existem porque os vemos em nossa galáxia”, disse Fong.
“Achamos que a maioria deles é formada a partir de explosões de estrelas massivas, deixando estrelas de nêutrons altamente magnetizadas. No entanto, é possível que uma pequena fração deles seja formada quando as estrelas de nêutrons se fundem. Nunca vimos evidências disso antes. '
Até o momento, apenas um kilonova, GW 170817, foi confirmado e bem caracterizado.
Mas o novo estudo é um passo para catalogar a possível variedade de estrelas kilon e compreender a gama de resultados quando duas estrelas de nêutrons colidem.
O estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal e está disponível no arXiv.
Fontes: Foto: (NASA, ESA e D. Player / STScI)
