Kilonova potencialmente vista pela primeira vez

Uma quilonova ocorre quando duas estrelas de nêutrons – alguns dos objetos mais densos do universo – se fundem para criar uma explosão 1.000 vezes mais brilhante que uma nova clássica.

A concepção de um artista ilustra as consequências de uma 'kilonova', um evento poderoso que acontece quando duas estrelas de nêutrons se fundem. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss

Pela primeira vez, astrônomos liderados pela Northwestern University podem ter detectado um brilho residual de uma kilonova. Uma quilonova ocorre quando duas estrelas de nêutrons – alguns dos objetos mais densos do universo – se fundem para criar uma explosão 1.000 vezes mais brilhante que uma nova clássica. Nesse caso, um jato estreito e fora do eixo de partículas de alta energia acompanhou o evento de fusão, apelidado de GW170817. Três anos e meio após a fusão, o jato desapareceu, revelando uma nova fonte de misteriosos raios-X. 

Como a principal explicação para a nova fonte de raios-X, os astrofísicos acreditam que a expansão de detritos da fusão gerou um choque - semelhante ao estrondo sônico de um avião supersônico. Esse choque então aqueceu os materiais ao redor, o que gerou emissões de raios-X, conhecidas como kilonova afterglow. Uma explicação alternativa é que materiais caindo em direção a um buraco negro – formado como resultado da fusão de estrelas de nêutrons – causaram os raios-X. 

Qualquer cenário seria o primeiro para o campo. O estudo foi publicado hoje (28 de fevereiro), no The Astrophysical Journal Letters . 

"Entramos em território desconhecido aqui estudando as consequências de uma fusão de estrelas de nêutrons", disse Aprajita Hajela, da Northwestern, que liderou o novo estudo. "Estamos olhando para algo novo e extraordinário pela primeira vez. Isso nos dá a oportunidade de estudar e entender novos processos físicos, que não foram observados antes." 

Hajela é estudante de pós-graduação no Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica da Northwestern (CIERA) e no Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Artes e Ciências de Weinberg. 

Em 17 de agosto de 2017, GW170817 fez história como a primeira fusão de estrelas de nêutrons detectada tanto por ondas gravitacionais quanto por radiação eletromagnética (ou luz). Desde então, os astrônomos têm usado telescópios em todo o mundo e no espaço para estudar o evento em todo o espectro eletromagnético. 

Usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, os astrônomos observaram as emissões de raios-X de um jato movendo-se muito perto da velocidade da luz produzida pela fusão de estrelas de nêutrons. A partir do início de 2018, a emissão de raios X do jato diminuiu constantemente à medida que o jato continuava a desacelerar e se expandir. Hajela e sua equipe notaram então, de março de 2020 até o final de 2020, o declínio no brilho parou e a emissão de raios-X foi aproximadamente constante em brilho. 

Esta foi uma pista significativa. 

"O fato de que os raios X pararam de desaparecer rapidamente foi nossa melhor evidência de que algo além de um jato está sendo detectado em raios X nesta fonte", disse Raffaella Margutti, astrofísica da Universidade da Califórnia em Berkeley e pesquisadora sênior da Universidade da Califórnia em Berkeley. autor do estudo. "Uma fonte completamente diferente de raios-X parece ser necessária para explicar o que estamos vendo." 

Os pesquisadores acreditam que um brilho residual de kilonova ou um buraco negro provavelmente estão por trás dos raios-X. Nenhum dos cenários jamais foi observado. 

“Esta seria a primeira vez que vimos um brilho residual de kilonova ou a primeira vez que vimos material caindo em um buraco negro após uma fusão de estrelas de nêutrons”, disse o coautor do estudo Joe Bright, também da Universidade da Califórnia. em Berkeley. "Qualquer resultado seria extremamente emocionante." 

Para distinguir entre as duas explicações, os astrônomos continuarão monitorando GW170817 em raios-X e ondas de rádio. Se for um brilho residual de kilonova, espera-se que as emissões de raios-X e rádio fiquem mais brilhantes nos próximos meses ou anos. Se a explicação envolver matéria caindo em um buraco negro recém-formado, então a saída de raios X deve permanecer estável ou diminuir rapidamente, e nenhuma emissão de rádio será detectada ao longo do tempo. 

"Um estudo adicional de GW170817 pode ter implicações de longo alcance", disse a coautora do estudo Kate Alexander, pós-doutoranda do CIERA na Northwestern. "A detecção de um brilho residual de kilonova implicaria que a fusão não produziu imediatamente um buraco negro. Alternativamente, este objeto pode oferecer aos astrônomos a chance de estudar como a matéria cai em um buraco negro alguns anos após seu nascimento."

Fonte: MaisConhecer.com

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