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Evento de onda gravitacional sinalizou provavelmente a criação de um buraco negro

A espetacular fusão de duas estrelas de nêutrons que geraram ondas gravitacionais anunciadas no ano passado provavelmente fez outra coisa: o nascimento de um buraco negro. Esse buraco negro recém-gerado seria o buraco negro de menor massa já encontrado. Um novo estudo analisou dados do Chandra X-ray Observatory da NASA realizado nos dias, semanas e meses após a detecção de ondas gravitacionais pelo Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) e raios gama pela missão Fermi da NASA em 17 de agosto de 2017. Enquanto quase todos os telescópios à disposição dos astrônomos profissionais observaram essa fonte, conhecida oficialmente como GW170817, os raios X de Chandra são críticos para entender o que aconteceu depois que as duas estrelas de nêutrons colidiram.

A partir dos dados do LIGO, os astrônomos têm uma boa estimativa de que a massa do objeto resultante da fusão de estrelas de nêutrons é cerca de 2,7 vezes a massa do Sol. Isto coloca-o numa corda bamba da identidade, implicando que seja a estrela de nêutrons mais massiva já encontrada ou o buraco negro de massa mais baixo já encontrado até hoje.

Os detentores de recordes anteriores para este último não são menos do que cerca de quatro ou cinco vezes a massa do Sol. As observações do Chandra são reveladoras, não apenas pelo que revelaram, mas também pelo que não revelaram. Se as estrelas de nêutrons se fundissem e formassem uma estrela de nêutrons mais pesada, então os astrônomos esperariam que ela girasse rapidamente e gerasse um campo magnético muito forte. Isso, por sua vez, teria criado uma bolha expansiva de partículas de alta energia que resultaria em emissão de raios-X brilhante.

Em vez disso, os dados do Chandra mostram níveis de raios X que são um fator de algumas centenas de vezes menor do que o esperado para uma estrela de nêutrons fundida e girando rapidamente e a bolha associada de partículas de alta energia, sugerindo um buraco negro . Se confirmado, este resultado mostra que uma “receita” para fazer um buraco negro às vezes pode ser complicada.

No caso de GW170817, seriam necessárias duas explosões de supernovas que deixassem para trás duas estrelas de nêutrons em uma órbita suficientemente rígida para a radiação de ondas gravitacionais para unir as estrelas de nêutrons. Uma observação de Chandra dois a três dias após o evento não conseguiu detectar uma fonte, mas as observações subsequentes 9, 15 e 16 dias após o evento, resultaram em detecções.  A fonte foi atrás do Sol logo depois, mas mais brilho foi visto nas observações do Chandra cerca de 110 dias após o evento, seguido por uma intensidade de raios-X comparável após cerca de 160 dias.

Ao comparar as observações do Chandra com as do Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky, da NSF, Dave Pooley, da Universidade Trinity, em San Antonio, Texas, que liderou o estudo e colaboradores explicam que a emissão de raios-X observada é devida inteiramente à onda de choque, semelhante a um boom sônico de um plano supersônico, da fusão esmagando o gás circundante. Não há sinal de raios X resultante de uma estrela de nêutrons.

As reivindicações da equipe de Pooley podem ser testadas por futuras radiografias e observações de rádio. Se o remanescente for uma estrela de nêutrons com um forte campo magnético , então a fonte deve ficar muito mais brilhante em comprimentos de onda de raios X e rádio em cerca de dois anos, quando a bolha de partículas de alta energia alcançar a desaceleração da onda de choque.

Se é realmente um buraco negro, os astrônomos esperam que ele continue a se tornar mais fraco, o que foi recentemente observado à medida que a onda de choque enfraquece. Se as observações subseqüentes descobrirem que uma estrela de nêutrons pesada sobreviveu, tal descoberta desafiaria as teorias para a estrutura das estrelas de nêutrons e quão massivas elas podem chegar.

Crédito das imagens: NASA / CXC / Trinity University / D.Pooley et al.

Fonte: https://phys.org

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