Objeto-mistério. Cientistas podem ter descoberto a mais pesada estrela de neutrões (ou o mais leve buraco negro)

N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Uma equipa de astrofísicos dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo detetaram um objeto-mistério: pode ser a mais pesada estrela de neutrões ou o mais leve buraco negro já encontrado.

A maioria das supernovas, quando explodem, deixa para trás um buraco negro ou produz uma estrela de neutrões. Essa dualidade depende da massa original da estrela e é vista na população de objetos que produz.

A estrela de neutrões mais pesada não passa de 2,5 vezes a massa do Sol. O buraco negro mais leve observado é cinco vezes a nossa estrela. No meio dessa faixa está a chamada “diferença de massa”, que intriga os cientistas há décadas.

Agora, pesquisadores dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo anunciaram que encontraram um objeto com uma massa intermediária.

O objeto-mistério foi estimado em 2,6 massas solares e fez parte de uma colisão detetada em 14 de agosto de 2019 (GW190814) com um buraco negro 23 vezes a massa do Sol.

Este evento é recorde por duas razões: é a emissão de ondas gravitacionais com a razão de massa mais extrema (9:1), e o próprio objeto é a estrela de neutrões mais pesada conhecida ou o mais leve buraco negro já detetado.

“É um desafio para os modelos teóricos atuais formar pares de objetos compactos mesclados com uma proporção de massa tão grande na qual o parceiro de baixa massa reside na diferença de massa. Essa descoberta implica que estes eventos ocorrem com muito mais frequência do que o previsto, tornando-o um objeto de baixa massa realmente intrigante”, disse o coautor Vicky Kalogera, professor da Northwestern University, em comunicado.

“O objeto misterioso pode ser uma estrela de neutrões a fundir-se com um buraco negro, uma possibilidade emocionante esperada teoricamente, mas ainda não confirmada observacionalmente. No entanto, 2,6 vezes a massa do nosso Sol excede as previsões modernas para a massa máxima de estrelas de neutrões e pode ser o buraco negro mais leve já detetado”.

Após a deteção do LIGO e do Virgo, um alerta foi enviado à comunidade astronómica. Dezenas de telescópios no solo e no Espaço procuraram o evento, mas não foi detetado nenhum evento transitório. Até agora, apenas um evento foi confirmado com telescópios ópticos, a primeira colisão de estrelas de neutrões GW170817, que criou um objeto que se encontrava no limite da diferença de massa. Este novo evento foi seis vezes maior do que o GW170817, tornando muito mais difícil encontrá-lo.

“Este é o primeiro vislumbre do que poderia ser uma população totalmente nova de objetos binários compactos”, disse Charlie Hoy, membro da LIGO Scientific Collaboration e estudante de pós-graduação na Cardiff University. “O que é realmente emocionante é que isto é apenas o começo. À medida que os detetores se tornam cada vez mais sensíveis, observaremos ainda mais estes sinais e conseguiremos identificar as populações de estrelas de neutrões e buracos negros no universo”.

A verdadeira natureza do objeto permanecerá ambígua, mas espera-se que descobertas de eventos semelhantes forneçam algum conhecimento retroativo sobre este.

Este estudo foi publicado este mês na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

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