Estrelas de neutrões em colisão podem lançar luz sobre os mistérios do Universo

ESO/L. Calçada

Uma equipa internacional de investigadores do Centro para Ondas Gravitacionais e Cosmologia da Universidade da Virgínia Ocidental, Estados Unidos, fez uma importante descoberta de como podemos entender colisões de estrelas mortas e entender a expansão do Universo.

Descobriram um pulsar invulgar – um dos “faróis” de estrelas de neutrões giratórias e magnetizadas do espaço profundo que emite ondas de rádio altamente focadas dos seus polos magnéticos.

O pulsar recém-descoberto (conhecido como PSR J1913+1102) faz parte de um sistema binário – o que significa que está em órbita íntima com outra estrela de neutrões.

A investigação foi publicada na revista Nature.

“As estrelas de neutrões binárias são relativamente raras, representando menos de 1% da população conhecida de pulsares de rádio,” afirma Maura McLaughlin, professora de física e astronomia e uma das autoras do estudo.

“As estrelas de neutrões nestes binários estão gradualmente a aproximar-se uma da outra, pois perdem energia devido à emissão de ondas gravitacionais, e eventualmente fundem-se numa explosão cataclísmica e formam um buraco negro.”

As estrelas de neutrões são remanescentes estelares de uma supernova. São compostas da matéria mais densa conhecida – acumulando centenas de milhares de vezes a massa da Terra numa esfera do tamanho de uma cidade.

As duas estrelas de neutrões vão colidir daqui a cerca de 500 milhões de anos, libertando quantidades surpreendentes de energia na forma de luz e ondas gravitacionais.

Mas o pulsar recém-descoberto é invulgar porque as massas das suas duas estrelas de neutrões são bem diferentes – uma muito maior que a outra.

“Há apenas alguns anos atrás, detetaram-se ondas gravitacionais e radiação eletromagnética da fusão de duas estrelas de neutrões,” disse McLaughlin. “Isto revolucionou a nossa visão das fusões de estrelas de neutrões. Para procurar mais destes eventos, os astrónomos têm que usar modelos que assumem algumas propriedades das estrelas de neutrões e, até agora, estes modelos assumem que as duas estrelas de neutrões em fusão têm massas iguais. No entanto, a descoberta mostra que as estrelas de neutrões nestes sistemas podem ter massas muito diferentes. Isto tem que ser tido em conta na maneira como se procuram estes objetos e também fornece informações sobre o modo como estes binários se formam.”

Na descoberta também esteve envolvido o estudante Nihan Pol, que deverá terminar o seu doutoramento em astrofísica este verão.

Pol serviu como colíder na parte da síntese populacional desta descoberta com Ben Perera, ex-aluno da Universidade da Virgínia Ocidental. Pol ajudou a desenvolver o software usado para a análise. O resultado dessa análise é que cerca de uma em cada dez fusões observadas de duas estrelas de neutrões será de um sistema como J1913+1102.

“A universidade tem o maior grupo de investigação de estrelas de neutrões/pulsares dos EUA, talvez até do mundo, e foi realmente muito bom para o meu desenvolvimento profissional,” comentou Pol.

É muito emocionante estar envolvido neste tipo de investigação, onde encontramos sistemas novos e exóticos que têm implicações não apenas no estudo da evolução estelar e nos sistemas binários de estrelas de neutrões, mas também no campo relativamente novo da astrofísica das ondas gravitacionais. Estes grandes projetos internacionais fornecem uma oportunidade para aprender como comunicar e colaborar com colegas de todo o mundo e para trabalhar em conjunto para produzir ciência incrível.”

Este sistema assimétrico dá aos cientistas a confiança de que as fusões de estrelas de neutrões duplas vão fornecer pistas vitais sobre mistérios não resolvidos na astrofísica – incluindo uma determinação mais precisa do ritmo de expansão do Universo, conhecida como constante de Hubble.

A descoberta foi feita usando o radiotelescópio Arecibo em Porto Rico.

// CCVAlg

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