Colisão de estrelas de nêutrons cria flash colossal de ‘mudança de paradigma’

gurinho

Alguns dos eventos mais dramáticos do universo são as explosões de raios gama (GRBs), breves pulsos de luz tão brilhantes que podem ser vistos a bilhões de anos-luz de distância. Os pesquisadores dividem esses eventos em GRBs curtos que duram alguns segundos e GRBs longos que duram até um minuto. Por muito tempo, os pesquisadores pensaram que todas as longas explosões de raios gama eram causadas pelo colapso de estrelas massivas. Mas agora, uma nova pesquisa sugere que alguns GRBs longos podem ser causados ​​pela fusão de duas estrelas de nêutrons.

Uma estrela de nêutrons é o núcleo denso que resta após o colapso de uma estrela enorme e é um dos objetos mais densos do universo – perdendo apenas para os buracos negros. As estrelas de nêutrons têm um tamanho muito pequeno, com cerca de 10 quilômetros de diâmetro, mas possuem mais massa do que o sol inteiro. Então, quando duas estrelas de nêutrons colidem e se fundem, o resultado é explosivo. A fusão de duas estrelas de nêutrons é chamada de kilonova , um evento raro que produz um enorme flash de luz e é conhecido por produzir GRBs curtos.

Impressão artística de uma kilonova produzida por duas estrelas de nêutrons em colisão.
A impressão deste artista mostra uma quilonova produzida por duas estrelas de nêutrons em colisão. Ao estudar as consequências de uma longa explosão de raios gama (GRB), duas equipes independentes de astrônomos usando uma série de telescópios no espaço e na Terra, incluindo o telescópio Gemini North no Havaí e o telescópio Gemini South no Chile, descobriram as marcas inesperadas de uma kilonova, a explosão colossal desencadeada pela colisão de estrelas de nêutrons. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

Mas quando duas equipes de cientistas investigaram um GRB recentemente identificado que durou 50 segundos, colocando-o bem na longa classificação GRB, eles descobriram que não foi causado por um colapso massivo de estrela, mas sim por uma fusão de estrelas de nêutrons.

“Este evento parece diferente de tudo o que vimos antes de uma longa explosão de raios gama”, disse a pesquisadora principal Jillian Rastinejad, da Northwestern University, em um comunicado . “Seus raios gama se assemelham aos das explosões produzidas pelo colapso de estrelas massivas. Dado que todas as outras fusões confirmadas de estrelas de nêutrons que observamos foram acompanhadas por explosões com duração inferior a dois segundos, tínhamos todos os motivos para esperar que esse GRB de 50 segundos fosse criado pelo colapso de uma estrela massiva. Este evento representa uma emocionante mudança de paradigma para a astronomia de explosão de raios gama.”

Isso significa que as causas dos GRBs devem ser mais complexas do que se pensava anteriormente. Se as fusões de estrelas de nêutrons podem desencadear GRBs longos e curtos, deve haver algo sobre estrelas de nêutrons ou GRBs que ainda não foi compreendido.

“Quando você coloca duas estrelas de nêutrons juntas, não há realmente muita massa lá”, explicou o co-autor Wen-fai Fong. “Um pouco de massa se acumula e, em seguida, alimenta uma explosão de duração muito curta. No caso de colapsos massivos de estrelas, que tradicionalmente alimentam rajadas de raios gama mais longas, há um tempo de alimentação mais longo”.

A pesquisa também pode ser usada para ajudar a encontrar eventos de kilonova mais indescritíveis para estudar, seguindo a trilha de GRBs longos e curtos.

“Esta descoberta é um lembrete claro de que o Universo nunca é totalmente compreendido”, disse Rastinejad. “Os astrônomos geralmente dão como certo que as origens dos GRBs podem ser identificadas por quanto tempo os GRBs são, mas essa descoberta nos mostra que ainda há muito mais para entender sobre esses eventos incríveis.”

A pesquisa foi publicada na revista Nature .