Já se passaram mais de três anos desde que a história foi feita com a primeira detecção de estrelas de nêutrons em colisão. A 130 milhões de anos-luz de distância, os astrônomos assistiram a um flash brilhante de radiação gama, anunciado por ondas gravitacionais ondulantes, quando as duas estrelas mortas se juntaram.
Desde então, os astrônomos têm observado atentamente o canto do espaço em que ocorreu a colisão, para ver o que acontece depois de um evento tão violento. E, surpreendentemente, eles descobriram que ainda continuava a brilhar no espectro de raios-X muito depois que os modelos previram que esse brilho cessaria.
“Estamos entrando em uma nova fase em nossa compreensão das estrelas de nêutrons”, disse a astrônoma Eleonora Troja, da Universidade de Maryland.
“Realmente não sabemos o que esperar deste ponto em diante, porque todos os nossos modelos não previam nenhum raio-X e ficamos surpresos ao vê-los 1.000 dias depois que o evento de colisão foi detectado. Pode levar anos para descobrir a resposta para o que está acontecendo, mas nossa pesquisa abre a porta para muitas possibilidades. ”
O evento de colisão, denominado GW170817, foi detectado pela primeira vez em 17 de agosto de 2017 como ondas gravitacionais emanando de uma seção do céu na constelação de Hidra, graças aos detectores de ondas gravitacionais LIGO-Virgo.
Então, apenas 1,7 segundos depois, dois observatórios baseados no espaço, o Telescópio Espacial Fermi de raios Gama da NASA e o Laboratório de Astrofísica de Raios Gama INTErnacional da ESA, detectaram uma intensa explosão de raios gama – os eventos mais brilhantes e energéticos do Universo – do mesmo área do céu.
Nove dias depois, os astrônomos detectaram um brilho abrangendo o espectro eletromagnético de ondas de rádio a raios-X. Isso era algo novo, nunca visto após uma explosão de raios gama. Anteriormente, todas as explosões de raios gama haviam desaparecido completamente em poucos minutos, enquanto esse brilho desafiava nossa compreensão das conseqüências das explosões de raios gama.
Essa nova emissão de pós-luminescência foi interpretada como o resultado de um jato relativístico – isto é, um jato que se move a uma porcentagem significativa da velocidade da luz – da explosão de kilonova. Conforme esse jato se expande no espaço, ele gera sua própria onda de choque, que emite luz em todo o espectro, de ondas de rádio a raios-X.
O brilho posterior continuou a aumentar em brilho, atingindo o pico em 160 dias e depois desaparecendo rapidamente – mas a radiação X permaneceu. Foi detectado pela última vez em março deste ano pelo Observatório de Raios-X Chandra, dois anos e meio após a primeira detecção da colisão; em observações subsequentes em maio usando o Australian Telescope Compact Array, o brilho estava abaixo do limite de detecção.
Troja e sua equipe mapearam o brilho de raios-X e descobriram que a emissão prolongada ainda é consistente com um jato relativístico, mas não têm certeza do que permitiu que ele continuasse por muito tempo após a colisão.
Dado que GW170817 é o primeiro evento desse tipo que pudemos observar, é provável que haja coisas que não entendemos sobre como as explosões de raios gama e as colisões de estrelas de nêutrons acontecem.
“Ter uma colisão tão perto de nós que é visível abre uma janela para todo o processo que raramente temos acesso”, disse Troja. “Pode ser que haja processos físicos que não incluímos em nossos modelos porque eles não são relevantes nos estágios iniciais com os quais estamos mais familiarizados, quando os jatos se formam.”
Também é possível que não seja o próprio jato que causou a emissão estendida, mas uma nuvem de gás em expansão da kilonova que se seguiu atrás dele, criando sua própria onda de choque. Se várias ondas de choque ocorrerem em momentos diferentes e se comportarem de maneira diferente, isso pode explicar as diferenças em como os diferentes comprimentos de onda diminuíram.
Ou os raios-X poderiam ter sido prolongados pelo que os pesquisadores chamaram de “injeção contínua de energia por um motor central de longa vida” – que tudo o que foi deixado para trás pela colisão continuou a emitir radiação-X.
No momento, não temos dados suficientes para descobrir qual desses cenários causou o brilho contínuo, mas algumas coisas estão claras. Em primeiro lugar, não entendemos totalmente as fusões de estrelas de nêutrons. Algo está faltando em nossos modelos e apenas observações e análises contínuas ajudarão a descobrir o que é.
Em segundo lugar, como esse brilho só foi identificado em relação a uma colisão de estrelas de nêutrons, pode ser uma assinatura que podemos usar para identificar outras colisões de estrelas de nêutrons que podemos ter perdido. Suas características podem ser usadas para procurar emissões semelhantes em arquivos de dados de raios-X para descobrir esses eventos perdidos.
Mais observações do pedaço de céu GW170817 começarão em dezembro deste ano, e os astrônomos não têm certeza do que irão encontrar. De qualquer maneira, isso ajudará a restringir nossa compreensão do evento.
“Este pode ser o último suspiro de uma fonte histórica ou o início de uma nova história, na qual o sinal se ilumina novamente no futuro e pode permanecer visível por décadas ou mesmo séculos”, disse Troja. “Aconteça o que acontecer, este evento está mudando o que sabemos sobre fusões de estrelas de nêutrons e reescrevendo nossos modelos.”
Publicado em 14/10/2020 06h05
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