HUBBLE detectou um jato relativístico mais rápido que a luz?

 Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA fizeram uma medição única que indica que um jato, atravessando o espaço a velocidades superiores a 99,97% da velocidade da luz, foi impulsionado pela colisão titânica entre duas estrelas de nêutrons.

Esta é a impressão de um artista de duas estrelas de nêutrons colidindo. A quebra entre dois remanescentes estelares densos libera a energia de 1.000 explosões estelares padrão. Após a colisão, um jato de radiação é ejetado quase à velocidade da luz. O jato é dirigido ao longo de um feixe estreito confinado por poderosos campos magnéticos. O jato rugindo arado e varrido material no meio interestelar circundante. Créditos: Arte: Elizabeth Wheatley (STScI)

O evento explosivo, chamado GW170817, foi observado em agosto de 2017. A explosão liberou a energia comparável à de uma explosão de supernova. Foi a primeira detecção combinada de ondas gravitacionais e radiação gama de uma fusão de estrelas de nêutrons binárias.

Este foi um grande divisor de águas na investigação em andamento dessas colisões extraordinárias. As consequências dessa fusão foram vistas coletivamente por 70 observatórios ao redor do mundo e no espaço, em uma ampla faixa do espectro eletromagnético, além da detecção de ondas gravitacionais. Isso anunciou um avanço significativo para o campo emergente da Astrofísica no Domínio do Tempo e Multi-Mensageiros, o uso de múltiplos “mensageiros” como luz e ondas gravitacionais para estudar o universo à medida que ele muda ao longo do tempo.

Os cientistas rapidamente apontaram o Hubble para o local da explosão apenas dois dias depois. As estrelas de nêutrons entraram em colapso em um buraco negro cuja poderosa gravidade começou a puxar material em direção a ele. Esse material formou um disco girando rapidamente que gerou jatos que se deslocavam para fora de seus pólos. O jato rugindo colidiu e varreu o material na concha em expansão de detritos da explosão. Isso incluiu uma bolha de material através da qual um jato emergiu.

Embora o evento tenha ocorrido em 2017, levou vários anos para os cientistas encontrarem uma maneira de analisar os dados do Hubble e os dados de outros telescópios para pintar essa imagem completa.

A observação do Hubble foi combinada com observações de vários radiotelescópios da National Science Foundation trabalhando juntos para interferometria de linha de base muito longa (VLBI). Os dados de rádio foram obtidos 75 dias e 230 dias após a explosão.

“Estou surpreso que o Hubble possa nos fornecer uma medida tão precisa, que rivaliza com a precisão alcançada pelos poderosos telescópios de rádio VLBI espalhados pelo mundo”, disse Kunal P. Mooley, do Caltech em Pasadena, Califórnia, principal autor de um artigo publicado . no jornal de 13 de outubro da revista Nature..

Os autores usaram dados do Hubble em conjunto com dados do satélite Gaia da ESA ( Agência Espacial Européia ) , além do VLBI, para obter extrema precisão. “Levou meses de análise cuidadosa dos dados para fazer essa medição”, disse Jay Anderson, do Space Telescope Science Institute, em Baltimore, Maryland.

Ao combinar as diferentes observações, eles conseguiram identificar o local da explosão. A medição do Hubble mostrou que o jato estava se movendo a uma velocidade aparente de sete vezes a velocidade da luz. As observações de rádio mostram que o jato mais tarde desacelerou para uma velocidade aparente de quatro vezes mais rápida que a velocidade da luz. 

Na realidade, nada pode exceder a velocidade da luz, então esse movimento “superluminal” é uma ilusão. Como o jato está se aproximando da Terra quase à velocidade da luz, a luz que ele emite posteriormente tem uma distância menor a percorrer. Em essência, o jato está perseguindo sua própria luz. Na verdade, mais tempo se passou entre a emissão da luz do jato do que o observador pensa. Isso faz com que a velocidade do objeto seja superestimada – neste caso, aparentemente excedendo a velocidade da luz.

“Nosso resultado indica que o jato estava se movendo a pelo menos 99,97% da velocidade da luz quando foi lançado”, disse Wenbin Lu, da Universidade da Califórnia, em Berkeley.

As medições do Hubble, combinadas com as medições do VLBI, anunciadas em 2018 , fortalecem muito a suposta conexão entre fusões de estrelas de nêutrons e explosões de raios gama de curta duração. Essa conexão requer um jato de movimento rápido para emergir, que agora foi medido em GW170817.

Este trabalho abre caminho para estudos mais precisos de fusões de estrelas de nêutrons, detectadas pelos observatórios de ondas gravitacionais LIGO , Virgo e KAGRA . Com uma amostra grande o suficiente nos próximos anos, observações relativísticas de jatos podem fornecer outra linha de investigação para medir a taxa de expansão do universo, associada a um número conhecido como constante de Hubble. 

Fonte: nasa.gov