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Esta fusão de estrelas de nêutrons forçará astrônomos a rever suas teorias

Por| Editado por Patricia Gnipper | 08 de Dezembro de 2022 às 16h54

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NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

Duas equipes independentes observaram uma rajada longa de raios gama (GRB) e descobriram se tratar de uma colisão entre duas estrelas de nêutrons. Entretanto, essa conclusão contraria tudo o que os astrônomos sabem sobre esse tipo de impacto.

A explosão foi detectada em 2021 e ocorreu relativamente próxima de nós, a 1 bilhão de anos-luz de distância. Em escalas cósmicas, nesse contexto, não é tão longe assim — eventos como este costumam ocorrer em locais bem mais distantes, como 13 bilhões de anos-luz.

Existem dois tipos de GRB: as de curta e as de longa duração. A primeira categoria, com menos de 2 segundos de rajadas, está relacionada com eventos chamados quilonovas e ocorrem quando há uma colisão entre estrelas de nêutrons e/ou buracos negros.

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O segundo tipo de rajadas de raios gama dura até 1 minuto e está relacionado a supernovas, explosões de estrelas massivas no fim de suas vidas. Entretanto, explosão identificada no novo estudo, denominada GRB 211211A, foi do tipo longa, mas não era uma supernova.

De acordo com os cientistas que fizeram a descoberta, o evento era uma quilonova e, portanto, a causa foi uma fusão de objetos compactos. A GRB tinha curvas de luz complexas consistentes com essa conclusão. As estrelas de nêutrons são um dos tipos de objetos mais compactos do universo.

Além disso, a GRB 211211A teve luminosidade, duração e cor semelhantes às que foram observadas no evento GW170817, outra fusão entre duas estrelas de nêutrons, detectada por ondas gravitacionais em 2017 — aliás, o GW170817 marcou a ciência da formação de elementos pesados.

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Quando estrelas de nêutrons se chocam, algumas consequências podem ser observadas. Entre elas, estão as ondas gravitacionais — ondulações no espaço-tempo causadas pela magnitude da colisão — e a produção de elementos pesados como ouro, prata e xenônio.

Para essa descoberta, os pesquisadores observaram a explosão em comprimentos de onda do infravermelho próximo e compararam com seu brilho na luz visível. Isso foi necessário porque os elementos pesados ​​ejetados pela quilonova bloqueiam a luz visível, mas permitem que o infravermelho passe e seja capturado pelos telescópios.

Observar no infravermelho próximo a partir de telescópios em solo terrestre é algo complexo (por isso, os cientistas enviam telescópios de infravermelho ao espaço, como no caso do James Webb), mas os telescópios Gemini podem realizar essa tarefa.

Assim, os pesquisadores apontaram esses instrumentos para o local a luz chamou a atenção da comunidade científica. Apesar do alerta para cientistas de todo o mundo avisando que este brilho ocorreu, a maioria dos astrônomos prefere observar as GRBs de curta duração — justamente por estas serem associadas às quilonovas.

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Felizmente, as duas equipes independentes ficaram curiosas a respeito da GRB 211211A. “Só pudemos observar este evento porque estava muito perto de nós”, disse Eleonora Troja, astrônoma da Universidade de Roma Tor Vergata. “É muito raro observarmos explosões tão poderosas em nosso quintal cósmico”.

O fato de duas equipes diferentes de cientistas chegarem às mesmas conclusões reforça a certeza sobre a natureza desse evento. “A interpretação da quilonova estava tão distante de tudo o que sabíamos sobre GRBs longas que não podíamos acreditar em nossos próprios olhos e passamos meses testando todas as outras possibilidades”, disse Troja.

Além de ser uma grande oportunidade para estudar melhor os eventos formadores de ouro e prata no universo, os dois estudos ajudarão nas próximas buscas por quilonovas, já que agora sabe-se que elas podem produzir GRBs longas.

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Por fim, a descoberta levará os astrônomos a revisar suas teorias mais aceitas sobre colisões de quilonovas. Os estudos foram publicados na revista Nature.

Fonte: Nature (1, 2), NOIRLab