Carl Knox, OzGrav / Swinburne
Impressão artística de uma fusão de uma estrela de neutrões com um buraco negro
Um buraco negro consegue destruir uma estrela de neutrões antes de você acabar de ler isto: em apenas dois segundos.
Desde que as ondas gravitacionais foram descobertas em 2015, os cientistas já deteteram um total de 90 sinais, que foram criados por sistemas binários de dois buracos negros, duas estrelas de neutrões ou um de cada.
Se uma fusão envolver um buraco negro e uma estrela de neutrões, o evento vai produzir ondas gravitacionais e um verdadeiro espetáculo de luzes.
Uma equipa de investigadores conseguiu agora modelar o processo completo da colisão de um buraco negro com uma estrela de neutrões. Os resultados mostram que antes de conseguir acabar de ler esta frase, já um buraco negro conseguiu devorar uma estrela de neutrões. De facto, eles conseguem fazê-lo em apenas dois segundos.
A descoberta das ondas gravitacionais foi um grande avanço para a ciência e valeu aos seus autores o Prémio Nobel da Física, em 2017.
As ondas gravitacionais são ondulações extremamente fracas no tecido do espaço e do tempo, geradas por alguns dos eventos mais violentos do universo. As ondas foram detetadas pelos laureados na sequência de uma colisão de dois buracos negros a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.
Até agora, os cientistas apenas detetaram três fusões envolvendo um sistema binário de um buraco negro e uma estrela de neutrões. Estes são eventos raros, mas que, segundo o Universe Today, podem ajudar a informar futuras investigações que se foquem nas fusões e eventos de ondas gravitacionais com muito mais detalhe.
Os autores do novo estudo analisaram dois episódios Os buraco negros tinham 5,4 e 8,1 massas solares, enquanto a estrela de neutrões tinha 1,35 massas solares.
Estes parâmetros foram escolhidos para que a estrela de neutrões fosse provavelmente destruída. O processo de fusão foi simulado usando o cluster de computadores “Sakura” do Departamento de Astrofísica Relativística Computacional do Max Planck Institute for Gravitational Physics.
“Temos insights sobre um processo que dura de um a dois segundos – que parece curto, mas na verdade muita coisa acontece durante esse tempo: desde as órbitas finais e o rompimento da estrela de neutrões, a ejeção de matéria, até à formação de um disco de acreção à volta do buraco negro nascente, e posterior ejeção de matéria num jato”, explicou o coautor do estudo Masaru Shibata.
“Esse jato de alta energia provavelmente também é motivo de pequenas explosões de raios gama, cuja origem ainda é um mistério. Os resultados da simulação também indicam que a matéria ejetada deve sintetizar elementos pesados como ouro e platina”, acrescenta Shibata.
Neste vídeo da simulação, do lado esquerdo, vê-se o perfil de densidade como contornos azuis e verdes, as linhas do campo magnético que penetram no buraco negro são mostradas como curvas rosa e a matéria ejetada do sistema como massas brancas nubladas.
Do lado direito, a força do campo magnético da fusão é representada em magenta, enquanto as linhas de campo aparecem como curvas azul-claras.
Cerca de 80% da matéria da estrela de neutrões foi consumida pelo buraco negro nos primeiros milissegundos. Nos dez milissegundos seguintes, a estrela de neutrões formou uma estrutura espiral, parte da matéria foi ejetada do sistema enquanto o resto formou um disco de acreção à volta do buraco negro.
Os resultados do estudo foram publicados, no passado mês de julho, na revista científica Physical Review D.
