No início deste ano, uma equipe internacional de cientistas anunciou a segunda detecção de um sinal de onda gravitacional da colisão de duas estrelas de nêutrons. O evento, chamado GW190425, é intrigante: a massa combinada das duas estrelas de nêutrons é maior do que qualquer outro sistema binário de estrelas observado. A massa combinada é 3,4 vezes a massa do nosso sol.
Uma estrela de nêutrons binária desse tamanho nunca foi vista em nossa galáxia, e os cientistas ficaram confusos com a forma como ela poderia ter se formado – até agora. Uma equipe de astrofísicos do Centro de Excelência da ARC para Gravitational Wave Discovery (OzGrav) acha que eles podem ter a resposta.
Estrelas binárias de nêutrons emitem ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo – à medida que se orbitam, e os cientistas podem detectar essas ondas quando as estrelas de nêutrons se fundem. As ondas gravitacionais contêm informações sobre as estrelas de nêutrons, incluindo suas massas.
As ondas gravitacionais do evento cósmico GW190425 falam de uma estrela binária de nêutrons mais massiva do que qualquer estrela binária de nêutrons observada anteriormente, através da astronomia das ondas de rádio ou das ondas gravitacionais. Um estudo recente liderado por OzGrav Ph.D. O estudante Isobel Romero-Shaw da Universidade Monash propõe um canal de formação que explica tanto a alta massa desse binário quanto o fato de que sistemas semelhantes não são observados com as técnicas tradicionais de radioastronomia.
Romero-Shaw diz: “Propomos que o GW190425 se formou através de um processo chamado ‘transferência de massa de casos instáveis de BB”, um procedimento que foi originalmente definido em 1981. Começa com uma estrela de nêutrons que possui um parceiro estelar: uma estrela de hélio (He) com um núcleo de carbono-oxigênio (CO). Se a parte de hélio da estrela se expandir o suficiente para envolver a estrela de nêutrons, essa nuvem de hélio acaba empurrando o binário para mais perto antes que ele se dissipe. O núcleo de carbono-oxigênio da estrela então explode em uma supernova e desmorona em uma estrela de nêutrons “.
Estrelas binárias de nêutrons que se formam dessa maneira podem ser significativamente mais massivas do que aquelas observadas através de ondas de rádio. Eles também se fundem muito rapidamente após a explosão da supernova, tornando improvável que sejam capturados em pesquisas de radioastronomia.
“Nosso estudo aponta que o processo de transferência de massa BB instável poderia ser como o sistema estelar maciço se formou”, diz Romero-Shaw.
Os pesquisadores do OzGrav também usaram uma técnica desenvolvida recentemente para medir a excentricidade do binário – quanto a forma orbital do sistema estelar se desvia de um círculo. Suas descobertas são consistentes com a instável transferência de massa do BB.
Os atuais detectores de ondas gravitacionais baseados no solo não são sensíveis o suficiente para medir com precisão a excentricidade; no entanto, futuros detectores – como o detector espacial LISA, com lançamento previsto para 2034 – permitirão que os cientistas tirem conclusões mais precisas.
Publicado em 20/05/2020 16h03
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