Astrônomos da Northwestern University podem ter descoberto o brilho de uma kilonova pela primeira vez.
Uma kilonova (estrela) é criada quando duas estrelas de nêutrons - um dos objetos mais densos do universo - se fundem, criando uma explosão 1.000 vezes mais brilhante que uma nova clássica.
Neste caso, um jato estreito fora do eixo de partículas de alta energia acompanhou o evento de fusão, que foi denominado GW170817. Três anos e meio após a fusão, o jato desapareceu, revelando uma nova fonte de misteriosos raios-X.
Como principal explicação para a nova fonte de raios-X, os astrofísicos acreditam que a expansão dos detritos da fusão gerou uma onda de choque semelhante ao estrondo sônico de uma aeronave supersônica.
Esse impacto então aqueceu os materiais ao redor, que geraram raios-X conhecidos como o afterglow kilonova. Uma explicação alternativa é que materiais caindo no buraco negro formado pela fusão de estrelas de nêutrons causaram a emissão de raios-X.
Qualquer um desses cenários será o primeiro nesta área.
Entramos em território desconhecido estudando os efeitos das fusões de estrelas de nêutrons, disse Aprajita Khajela, da Northwestern, que liderou o novo estudo. Estamos olhando para algo novo e incomum pela primeira vez. Isso nos dá a oportunidade de estudar e entender novos processos físicos que não foram observados antes.
O evento GW170817 de 17 de agosto de 2017 entrou para a história como a primeira fusão de estrelas de nêutrons detectada tanto por ondas gravitacionais quanto por radiação eletromagnética (ou luz). Desde então, os astrônomos usam telescópios em todo o mundo e no espaço para estudar esse evento no espectro eletromagnético.
Usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, os astrônomos observaram a emissão de raios-X de um jato se movendo a uma velocidade próxima à velocidade da luz que ocorre quando as estrelas de nêutrons se fundem.
Desde o início de 2018, a emissão de raios X do jato enfraqueceu constantemente à medida que o jato continuava a desacelerar e se expandir. Os cientistas notaram então que, de março de 2020 até o final de 2020, a diminuição do brilho parou e a emissão de raios-X foi aproximadamente constante em brilho.
Esta foi uma pista importante.
O fato de que os raios-X pararam de desaparecer rapidamente foi nossa melhor evidência de que algo diferente de um jato foi encontrado nesta fonte nos raios-X, dizem os cientistas. Parece que uma fonte completamente diferente de raios-X é necessária para explicar o que vemos.
Os pesquisadores acreditam que o brilho de uma kilonova, ou buraco negro, provavelmente está escondido atrás dos raios-X. Nenhum dos cenários foi observado anteriormente.
Para distinguir entre essas duas explicações, os astrônomos continuarão a monitorar GW170817 em raios-X e ondas de rádio. Se este for o brilho de uma estrela de quilo, espera-se que as emissões de raios-X e rádio se tornem mais brilhantes nos próximos meses ou anos.
Se a explicação envolve matéria caindo em um buraco negro recém-formado, então a saída de raios X deve permanecer constante ou diminuir rapidamente, e nenhuma emissão de rádio será detectada ao longo do tempo.
Um estudo mais aprofundado do GW170817 pode ter implicações de longo alcance, dizem os cientistas. A detecção de um brilho residual de kilonova significa que a fusão não levou à formação imediata de um buraco negro. Alternativamente, este objeto poderia dar aos astrônomos a oportunidade de estudar como a matéria cai em um buraco negro vários anos após seu nascimento.
O estudo será publicado em: The Astrophysical Journal Letters. arxiv.org/abs/2104.02070
2022-03-01 15:45:43
Autor: Vitalii Babkin