Astrônomos detectam explosão de kilonova rara

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Astrônomos que estudam explosões de raios gama de curta duração (GRBs) detectaram uma rara explosão de kilonova na qual duas estrelas de nêutrons parecem ter se fundido para formar uma estrela de nêutrons maior chamada magnetar.

“Há uma década venho estudando essas curtas rajadas de raios gama”, diz Wen-fai Fong, astrofísico da Northwestern University, EUA. “Apenas quando você pensa que os entendeu, eles jogam uma nova reviravolta em você. O Universo produz tantas explosões. ”

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GRBs curtos são breves flashes de raios gama, anunciando eventos emocionantes em galáxias distantes. “Achamos que eles vêm da fusão de duas estrelas de nêutrons”, diz Fong. Como o nome indica, eles acontecem rapidamente: aparecem e desaparecem no decorrer de alguns segundos.

 Mas eles podem ser seguidos por um brilho residual de tudo, desde raios X a emissões de rádio e infravermelho.

Isso significa que quando um GRB curto é detectado, está tudo pronto para girar tantos tipos de instrumentos astronômicos quanto possível, antes que o brilho desapareça. “É um sinal de desvanecimento rápido”, diz Fong. “A explosão está diminuindo desde o momento do almoço até o momento do jantar” (embora geralmente ainda haja tempo para estudá-lo por alguns dias).”

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Esse brilho posterior, diz ela, sugere que alguns GRBs curtos são de explosões kilonova, nas quais a fusão das estrelas de nêutrons ejeta parte da massa dessas estrelas para o espaço. 

O nome significa que elas são cerca de 1000 vezes mais poderosas do que as explosões de novas estelares, embora muito menos poderosas do que as explosões de supernovas que marcam a morte de estrelas gigantes.

Astrônomos detectam explosão de kilonova rara
Foto: (reprodução/ internet)

Fong compara isso ao que aconteceria se você tentasse fazer um smoothie e esquecesse de colocar a tampa no liquidificador – embora, neste caso, sejam pedaços de estrela de nêutrons que explodem por todo o lugar.

Esses nêutrons se aglutinam rapidamente em isótopos instáveis ​​de elementos pesados ​​que, então, decaem rapidamente em outros mais estáveis, liberando calor, luz, raios-X e ondas de rádio no processo. Mas para um GRB curto detectado em 22 de maio (chamado GRB 200522A), algo não se encaixava no modelo.

Quando o Telescópio Espacial Hubble estava livre para pausar outras observações e se voltar para a fonte do GRB 200522A, três dias e meio após o GRB, os astrônomos descobriram que ele estava emitindo 10 vezes mais luz infravermelha do que uma kilonova normal. “Dado o que sabemos sobre o rádio e os raios-X desta explosão, simplesmente não combinou”, diz Fong.

Gradualmente, sua equipe percebeu que tinha visto algo realmente incomum

Normalmente, as fusões de estrelas de nêutrons produzem buracos negros. Mas a única explicação que sua equipe poderia apresentar para como tal fusão poderia produzir um brilho residual dez vezes mais brilhante no infravermelho foi que eles testemunharam o nascimento de um magnetar.

Os magnetares são estrelas de nêutrons com campos magnéticos extremamente fortes. À medida que girava rapidamente após a colisão que o criou, o campo deste magnetar iria transferir energia para os detritos criados pela explosão de kilonova, aquecendo-os e fazendo-os brilhar exatamente da maneira observada pelo Hubble.

Isso por si só é excitante o suficiente. Mas mesmo que GRB 200522A esteja em uma galáxia muito, muito distante, a descoberta também é relevante para nossas vidas aqui na Terra.

Os cientistas já pensaram que as reações nucleares em explosões de supernovas eram o que criava elementos mais pesados ​​que o ferro, muitos dos quais mais tarde encontraram seu caminho para os planetas.

Mas essa teoria é ultrapassada. Agora, os cientistas pensam, se você tem um anel de ouro, as chances são de que seus átomos foram forjados no breve incêndio de algo semelhante a um kilonova antigo. “Achamos que muitos dos nossos elementos pesados ​​vêm dessas fusões de estrelas de nêutrons”, diz Fong.

O próximo passo será o lançamento do Telescópio Espacial James Webb da NASA em outubro de 2021. Esse instrumento, ela diz, será sensível o suficiente para que se houver outra explosão como GRB 200522A, ele não só será capaz de observar seu brilho, mas obter um espectro dele, escolhendo assim os elementos específicos que estão sendo criados no kilonova.

Enquanto isso, a pesquisa da equipe de Fong está programada para ser publicada no The Astrophysical Journal e disponível agora no arXiv pré-impresso.

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Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante 

Fonte: Cosmos

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