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Estrela de nêutrons gira 78 mil vezes por minuto ao se tornar um buraco negro

Por| Editado por Patricia Gnipper | 23 de Janeiro de 2023 às 17h32

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Elizabeth Wheatley (STScI)
Elizabeth Wheatley (STScI)

Ao observar as rajadas rápidas de raios gama emitidas por estrelas de nêutrons em colisão, os cientistas descobriram uma espécie de estado intermediário entre estrelas de nêutrons em colisão e seu estágio final: um buraco negro.

Pela primeira vez, um estudo encontrou pistas sobre a transformação de estrelas de nêutrons em buracos negros, após detectar padrões na oscilação de luz deixados por duas colisões cataclísmicas.

Em dados antigos do telescópio espacial Compton Gamma Ray Observatory, foram encontrados dois eventos de impacto entre estrelas de nêutrons. Durante essas colisões, ocorridas em 1990, os astrônomos descobriram uma pausa entre 10 e 300 milissegundos entre os raios gama emitidos pelas fusões.

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Esse intervalo equivale a duas estrelas de nêutrons gigantes recém-formadas, em processo de fusão e girando rápido o suficiente para adiar seus ​​destinos como buracos negros. Ainda assim, a transformação foi inevitável, mas este rápido atraso deu a oportunidade para os astrônomos aprenderem mais sobre esse fenômeno.

As estrelas de nêutrons são remanescentes de estrelas com massas superiores à do Sol que encerraram seus ciclos de fusão nuclear, explodindo em supernova. Após essa explosão, o que resta é o núcleo altamente denso — nesse caso, este é o objeto que recebe o nome de estrela de nêutrons.

Se dois corpos como estes se chocarem, o resultado será uma fusão violenta, com emissão de radiação de alta energia, como os raios gama observados pelo Compton. Em seguida, a soma das massas dos objetos se torna densa o suficiente para formar um buraco negro.

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Modelos astronômicos atuais já descrevem bem este processo, mas os cientistas ainda querem compreender melhor o que exatamente ocorre nos milésimos de segundos entre a colisão e a transformação em buraco negro. É aí que entra a nova pesquisa.

O padrão observado nas explosões de raios gama registradas por Compton no início dos anos 1990 se chama “oscilação quase periódica”. A sequência de emissões cujos picos sobem e descem pode ser usada para descrever os momentos finais das estrelas de nêutrons enquanto eles orbitam entre si, espiralando rumo ao impacto.

Cada uma das duas colisões analisadas na nova pesquisa produziu um objeto cerca de 20% maior do que a estrela de nêutrons de 2,14 massas solares. Os dois novos objetos também tinham o dobro do diâmetro de uma estrela de nêutrons típica. O detalhe que realmente chamou a atenção foi a velocidade de rotação dos corpos: quase 78.000 vezes por minuto!

Como as estrelas de nêutrons duraram pouquíssimo tempo antes de se transformarem em buracos negros, as rotações realizadas ainda impressionaram. Segundo a pesquisa, elas foram possível devido ao momento angular, ou seja, o movimento de rotação preservado dos objetos.

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Agora, os pesquisadores esperam que os novos dados possam ajudar a comunidade científica a refinar ainda mais os modelos de evolução estelar que descrevem a formação de buracos negros a partir da colisão entre estrelas de nêutrons.

O artigo que descreve os resultados foi publicado na revista Nature.

Fonte: Nature, ScienceAlert