Astrónomos encontram brilho dourado de colisão estelar distante

M. Kaufman/ B. Saxton/ NASA/ESA

No dia 17 de agosto de 2017, os cientistas fizeram história com a primeira observação direta de uma fusão entre duas estrelas de neutrões. Foi o primeiro evento cósmico detetado com ondas gravitacionais e no espetro eletromagnético, desde raios-gama ao rádio.

O impacto também criou uma quilonova – uma explosão “turbinada” que forjou instantaneamente o equivalente a centenas de planetas em ouro e platina.

As observações forneceram a primeira evidência convincente de que as quilonovas produzem grandes quantidades de metais pesados, uma descoberta há muito prevista pela teoria. Os astrónomos suspeitam que todo o ouro e toda a platina da Terra se formaram como resultado de antigas quilonovas criadas durante colisões entre estrelas de neutrões.

Com base nos dados do evento de 2017, descoberto pela primeira vez pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), os astrónomos começaram a ajustar as suas suposições de como uma quilonova deveria aparecer para os observadores terrestres. Uma equipa liderada por Eleonora Troja, investigadora associada do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland, EUA, reexaminou dados de uma explosão de raios-gama detetada em agosto de 2016 e encontrou novas evidências de uma quilonova que passou despercebida durante as observações iniciais.

O Observatório Neil Gehrels Swift da NASA começou a rastrear o evento de 2016, com o nome GRB160821B, minutos depois de ter sido detetado. A captura antecipada permitiu à equipa de investigação reunir novas informações que faltavam às observações da quilonova detetada pelo LIGO, que só começaram 12 horas após a colisão inicial. Troja e colegas relataram estas novas descobertas na edição de 27 de agosto da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“O evento de 2016 foi, ao início, muito emocionante. Estava próximo e foi visível a todos os principais telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Mas não correspondia às nossas previsões – esperávamos ver a emissão infravermelha tornar-se cada vez mais brilhante ao longo de várias semanas,” explicou Troja, também do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA.

“Dez dias após o evento, quase nenhum sinal permanecia. Ficámos todos muito desapontados. Então, um ano mais tarde, aconteceu o evento LIGO. Analisámos os nossos dados antigos com novos olhos e percebemos que, de facto, havíamos capturado uma quilonova em 2016. Os dados infravermelhos dos dois eventos têm luminosidades semelhantes e exatamente a mesma escala de tempo.”

As semelhanças entre os dois eventos sugerem que a quilonova de 2016 também resultou da fusão de duas estrelas de neutrões. As quilonovas podem também resultar da fusão de um buraco negro e de uma estrela de neutrões, mas não se sabe se tal evento produziria uma assinatura diferente em observações de raios-X, infravermelho, rádio e no visível.

Segundo Troja, as informações recolhidas durante o evento de 2016 não contêm tantos detalhes quanto as observações do evento LIGO. Mas a cobertura dessas primeiras horas – ausentes do registo do evento LIGO – revelou novas informações importantes sobre os estágios iniciais de uma quilonova. Por exemplo, a equipa observou pela primeira vez o novo objeto que permaneceu após a colisão, que não foi visível nos dados do evento LIGO.

“O remanescente pode ser uma estrela de neutrões hipermassiva e altamente magnetizada, conhecida como magnetar, que sobreviveu à colisão e depois colapsou para um buraco negro,” disse Geoffrey Ryan, do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland e coautor do artigo científico, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Isto é interessante, porque a teoria sugere que um magnetar devia retardar ou até interromper a produção de metais pesados, que é a principal fonte da assinatura de radiação infravermelha de uma quilonova. A nossa análise sugere que os metais pesados são, de alguma forma, capazes de escapar à influência da mitigação do objeto remanescente.”

Troja e colegas planeiam aplicar as lições aprendidas para reavaliar eventos passados, além de melhorar a sua abordagem para observações futuras. Vários eventos candidatos foram identificados com observações no visível, mas Troja está mais interessada em eventos com uma forte assinatura infravermelha – o indicador revelador da produção de metais pesados.

“O sinal infravermelho, muito brilhante, deste evento, provavelmente torna-o na quilonova mais evidente já observada no Universo distante,” acrescentou Troja. “Estou muito interessada em saber como as propriedades da quilonova mudam com progenitores e remanescentes finais diferentes. À medida que observamos mais destes eventos, podemos aprender que existem muitos tipos diferentes de quilonovas na mesma família, como é o caso dos muitos tipos diferentes de supernovas. É muito empolgante moldar o nosso conhecimento em tempo real.”

// CCVAlg

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