(Créditos da imagem: Reprodução).

Há muito tempo e em todo o Universo, uma enorme explosão de raios gama liberou mais energia em meio segundo do que o Sol produziria durante sua vida inteira de 10 bilhões de anos.

De Amanda Morris para o Phys.org.

Depois de examinar a explosão incrivelmente brilhante com comprimentos de onda ópticos, de raio-X, infravermelho próximo e de rádio, uma equipe de astrofísicos da Universidade Northwestern acredita que detectou, provavelmente, o nascimento de um magnetar.

Os pesquisadores acreditam que o magnetar foi formado pela fusão de duas estrelas de nêutrons, o que nunca foi observado.

Esta imagem mostra o brilho de uma kilonova causado pela fusão de duas estrelas de nêutrons. (Créditos da imagem: NASA/ESA/W. Fong/Northwestern University/T. Laskar/University of Bath).

A fusão resultou em uma kilonova brilhante — a mais brilhante já vista — cuja luz finalmente atingiu a Terra em 22 de maio de 2020. A luz veio pela primeira vez como uma explosão de raios gama, chamada de explosão curta de raios gama.

“Quando duas estrelas de nêutrons se fundem, o resultado predito mais comum é que elas formam uma estrela de nêutrons pesada que colapsa em um buraco negro em milissegundos ou menos”, disse Wen-fai Fong da Northwestern, que liderou o estudo.

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“Nosso estudo mostra que é possível que, para esta explosão de raios gama curta em particular, o objeto pesado tenha sobrevivido. Em vez de colapsar em um buraco negro, ele se tornou um magnetar: uma estrela de nêutrons em rotação rápida com grandes campos magnéticos, despejando energia em seu ambiente circundante e criando o brilho muito forte que vemos.”

A pesquisa foi aceita pelo The Astrophysical Journal e será publicada online ainda neste ano.

Fong é professor assistente de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e membro do CIERA (Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica). A pesquisa envolveu dois graduandos, três estudantes de pós-graduação e três bolsistas de pós-doutorado do laboratório de Fong.

“Um novo fenômeno acontecendo”

Depois que a luz foi detectada pela primeira vez pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA, os cientistas rapidamente recrutaram outros telescópios o incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o Very Large Array, o Observatório W.M. Keck e a rede do Telescópio Global do Observatório Las Cumbres para estudar as consequências da explosão e a sua galáxia hospedeira.

A equipe de Fong rapidamente percebeu que algo não fazia sentido.

Comparado com observações de raios-X e rádio, a emissão quase infravermelha detectada com o Hubble era muito brilhante. Na verdade, era 10 vezes mais brilhante do que o previsto.

“À medida que os dados chegavam, estávamos formando uma imagem do mecanismo que estava produzindo a luz que estávamos vendo”, disse o copesquisador do estudo, Tanmoy Laskar, da Universidade de Bath, no Reino Unido.

“À medida que oramos observações do Hubble, tivemos que mudar completamente nosso processo de pensamento, porque as informações adicionadas pelo Hubble nos fizeram perceber que tínhamos que descartar nosso pensamento convencional e que havia um novo fenômeno acontecendo. Então tivemos que descobrir o que isso significava para a física por trás dessas explosões extremamente energéticas.”

Monstro magnético

Fong e sua equipe discutiram várias possibilidades para explicar o brilho incomum — conhecido como uma pequena explosão de raios gama — que o Hubble viu. Pesquisadores consideram que as rajadas curtas são causadas pela fusão de duas estrelas de nêutrons, objetos extremamente densos, algo como o Sol comprimidos no volume de uma cidade como Chicago. Enquanto a maioria das rajadas de raios gama curtas provavelmente resultam em um buraco negro, as duas estrelas de nêutrons que se fundiram neste caso podem ter formado um magnetar, uma estrela de nêutrons supermassiva com um campo magnético muito poderoso.

“Você basicamente tem essas linhas de campo magnético que estão ancoradas na estrela que estão batendo cerca de 1.000 vezes por segundo, e isso produz um vento magnetizado”, explicou Laskar.

“Essas linhas de campo giratório extraem a energia rotacional da estrela de nêutrons formada na fusão, e depositam essa energia na ejeção da explosão, fazendo com que o material brilhe ainda mais.”

“Sabemos que os magnetares existem porque os vemos em nossa galáxia”, disse Fong. “Achamos que a maioria deles é formado nas mortes explosivas de estrelas massivas, deixando essas estrelas de nêutrons altamente magnetizadas para trás. No entanto, é possível que uma pequena fração se forme em fusões de estrelas de nêutrons. Nunca vimos evidências disso antes, muito menos em luz infravermelha, tornando essa descoberta especial.”