NASA descobre colisão de estrelas extremas em local inesperado

Uma série de missões da NASA provavelmente descobriu uma colisão entre duas estrelas ultradensas em uma galáxia minúscula, imersa em um enorme fluxo de gás. Os astrônomos nunca haviam observado esse tipo de evento explosivo em um ambiente como esse — e isso pode ajudar a solucionar dois mistérios cósmicos importantes. Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado hoje no periódico The Astrophysical Journal Letters . 

 Esta ilustração mostra a colisão de dois grupos de galáxias, com caudas de gás e poeira azuis a estender-se no espaço e pequenas galáxias alaranjadas ao longo dessas caudas. Na inserção do Chandra e do Hubble, uma galáxia muito ténue aparece envolta numa corrente de gás, enquanto um brilho azul indica raios X produzidos pela colisão de duas estrelas de neutrões, evento que gerou elementos pesados como ouro e platina. Crédito: raios X - NASA/CXC/Universidade do Estado da Pensilvânia/S. Dichiara; infravermelho - NASA/ESA/STScI; ilustração - ERC BHianca 2026/Fortuna e Dichiara; processamento - NASA/CXC/SAO/P. Edmonds

Estrelas de nêutrons são os núcleos remanescentes de uma estrela muito mais massiva que o Sol, que esgota seu combustível, colapsa sobre si mesma e explode. Elas são pequenas (com apenas cerca de 20 quilômetros de diâmetro), mas ligeiramente mais massivas que o Sol, o que as torna incrivelmente densas. Os astrônomos as consideram alguns dos objetos mais extremos do universo.

Nos últimos anos, os astrônomos têm coletado dados sobre colisões, ou fusões, de duas estrelas de nêutrons dentro de galáxias de tamanho moderado ou grande. Esta descoberta recente, no entanto, mostra que uma colisão de estrelas de nêutrons pode ocorrer dentro de uma galáxia minúscula.

“Encontrar uma colisão de estrelas de nêutrons onde encontramos é revolucionário”, disse Simone Dichiara, da Universidade Estadual da Pensilvânia, que liderou o estudo. “Pode ser a chave para desvendar não uma, mas duas questões importantes em astrofísica.”

O primeiro enigma que essa localização inédita para uma colisão de estrelas de nêutrons pode explicar é o fato de que explosões de raios gama (GRBs), que podem ser produzidas pelo colapso de duas estrelas de nêutrons, às vezes não aparecem no núcleo de uma galáxia, ou mesmo em qualquer galáxia. Outra questão que esse resultado poderia abordar é como elementos como ouro e platina foram encontrados em estrelas localizadas a grandes distâncias dos centros das galáxias.

Essa colisão de estrelas de nêutrons está inesperadamente localizada em uma galáxia minúscula, a cerca de 4,7 bilhões de anos-luz de distância, imersa em uma corrente de gás que se estende por cerca de 600.000 anos-luz de comprimento. (Para efeito de comparação, nossa galáxia, a Via Láctea, tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro.) Essa corrente provavelmente foi criada quando um grupo de galáxias colidiu há centenas de milhões de anos, arrancando gás e poeira das galáxias e deixando-os no espaço intergaláctico.

“Descobrimos uma colisão dentro de outra colisão”, disse a coautora Eleonora Troja, da Universidade de Roma, na Itália. “A colisão de galáxias desencadeou uma onda de formação estelar que, ao longo de centenas de milhões de anos, levou ao nascimento e eventual colisão dessas estrelas de nêutrons.”

Para descobrir o evento denominado GRB 230906A, que ocorreu em 6 de setembro de 2023, os astrônomos precisaram de vários telescópios da NASA, incluindo o Observatório de Raios X Chandra, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, o Observatório Neil Gehrels Swift e o Telescópio Espacial Hubble.

O Fermi descobriu a colisão de estrelas de nêutrons ao captar o sinal característico de uma explosão de raios gama, ou GRB. Depois de usar a Rede Interplanetária para determinar uma localização preliminar da fonte detectada pelo Fermi, os astrônomos precisaram da visão aguçada dos telescópios Chandra, Swift e Hubble para determinar com mais precisão a localização do objeto. As missões da NASA fazem parte de uma rede mundial crescente que monitora essas mudanças para desvendar os mistérios do funcionamento do universo.

“A localização precisa por raios X do Chandra tornou este estudo possível”, disse o coautor Brendan O'Connor, bolsista de pós-doutorado McWilliams na Universidade Carnegie Mellon. “Sem ela, não teríamos conseguido associar a explosão a nenhuma fonte específica. E, uma vez que o Chandra nos indicou exatamente onde procurar, a extraordinária sensibilidade do Hubble revelou a minúscula e extremamente tênue galáxia naquela posição. Só conseguimos fazer essa descoberta depois de juntar todas as peças.”

Essa descoberta pode explicar por que algumas GRBs não parecem ter galáxias hospedeiras. Esse resultado implica que algumas galáxias hospedeiras são pequenas e tênues demais para serem vistas na maioria das imagens de luz óptica obtidas por observatórios terrestres.

A localização incomum do GRB 230906A também pode ajudar a explicar como os astrônomos detectaram elementos como ouro e platina em estrelas a distâncias relativamente grandes das galáxias. Geralmente, espera-se que essas estrelas sejam mais antigas e tenham se formado a partir de gás que teve menos tempo para ser enriquecido em elementos pesados ​​por explosões de supernovas.

Por meio de uma cadeia de reações nucleares, a colisão entre duas estrelas de nêutrons pode produzir elementos pesados ​​como ouro e platina, o que os astrônomos testemunharam em uma colisão bem documentada ocorrida em 2017. Eventos como o GRB 230906A podem gerar elementos como esses e espalhá-los pelas regiões periféricas das galáxias, eventualmente aparecendo em futuras gerações de estrelas.

Uma explicação alternativa para a explosão é que ela esteja localizada em uma galáxia muito mais distante, atrás do grupo de galáxias. A equipe considera essa explicação menos provável do que a ideia da galáxia minúscula.

Nasa.gov