Estrela morta ilumina galáxia próxima

Enquanto o INTEGRAL da ESA observava o céu, este detetou subitamente uma explosão de raios gama provenientes da galáxia vizinha M82. Apenas algumas horas mais tarde, o XMM-Newton da ESA procurou o brilho remanescente da explosão, mas não o encontrou. Os astrónomos perceberam que a explosão deve ter sido uma erupção extragalática de um magnetar, uma jovem estrela de neutrões com um campo magnético excecionalmente forte.

A detecção foi enviada para o centro de dados de ciência integral em Genebra, onde o software determinou que ela vinha da galáxia vizinha M82. O pequeno quadrado no mapa da Integral mostra a localização da explosão. O círculo azul nas duas imagens recortadas mostra a localização correspondente. © ESA/Integral, ESA/XMM-Newton, INAF/TNG, M. Rigoselli (INAF)

Um sinal curioso de uma galáxia próxima

No passado mês de novembro de 2023, o INTEGRAL da ESA detetou uma súbita explosão de um objeto raro. Durante apenas um-décimo de segundo, uma curta explosão de raios gama energéticos surgiu na direção da brilhante galáxia M82.

Os dados do satélite foram recebidos no Centro de Dados Científicos INTEGRAL em Genebra, de onde foi enviado um alerta de explosão de raios gama para os astrónomos de todo o mundo, apenas 13 segundos após a sua deteção. O software IBAS (INTEGRAL Burst Alert System) deu uma localização automática que coincidia com a vizinha galáxia M82.

Agora cabia aos astrónomos descobrir o que tinha acontecido; seria esta uma das explosões de raios gama mais comuns ou uma rara ocasião de uma erupção gigante de um magnetar?

"Apercebemo-nos imediatamente de que se tratava de um alerta especial. As explosões de raios gama vêm de longe e de qualquer parte do céu, mas esta explosão veio de uma galáxia próxima e brilhante", explica Sandro Mereghetti do INAF-IASF (Istituto Nazionale di AstroFisica - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica) em Milão, Itália, autor principal de um artigo científico sobre esta descoberta.

A equipa solicitou ao telescópio espacial XMM-Newton da ESA que fizesse uma observação de seguimento da localização da explosão o mais rapidamente possível. Se se tratasse de uma explosão curta de raios gama, causada pela colisão de duas estrelas de neutrões, esta teria criado ondas gravitacionais e teria um brilho remanescente em raios X e no visível.

"As observações do XMM-Newton apenas mostraram o gás quente e as estrelas da galáxia. Se esta explosão tivesse sido uma curta explosão de raios gama, teríamos visto uma fonte de raios X a desvanecer-se nesta localização, mas este brilho remanescente não estava presente", acrescenta a coautora Michela Rigoselli do INAF.

"Utilizando telescópios óticos terrestres, incluindo o italiano TNG (Telescopio Nazionale Galileo) e o Observatório de Haute-Provence, na França, procurámos um sinal no visível, com início apenas algumas horas após a explosão, mas mais uma vez não encontrámos nada. Sem sinal em raios X e no visível, e sem ondas gravitacionais medidas por detetores na Terra (LIGO/VIRGO/KAGRA), temos a certeza de que o sinal veio de um magnetar", conclui Sandro.

Jan-Uwe Ness, cientista do projeto INTEGRAL da ESA, explica: "Quando observações inesperadas como esta são detetadas, o INTEGRAL e o XMM-Newton podem ser flexíveis nos seus horários, o que é essencial em descobertas cruciais em termos de tempo. Neste caso, se as observações tivessem sido realizadas apenas um dia mais tarde, não teríamos evidências tão fortes de que se tratava de um magnetar e não de uma explosão de raios gama."

Magnetares: mega-magnéticos, mortos recentemente

Impressão artística de um magnetar. Magnetares são os objetos cósmicos com os campos magnéticos mais fortes já medidos no Universo. ©

Quando estrelas mais massivas do que oito sóis morrem, explodem numa supernova que deixa para trás um buraco negro ou uma estrela de neutrões. As estrelas de neutrões são remanescentes estelares muito compactos, com mais do que a massa do Sol comprimida numa esfera com o tamanho de uma cidade. Giram rapidamente e têm fortes campos magnéticos.

"Algumas estrelas de neutrões jovens têm campos magnéticos muito fortes, mais de 10.000 vezes superiores aos das estrelas de neutrões típicas. São os chamados magnetares. Emitem energia em erupções e, ocasionalmente, estas erupções são gigantescas", esclarece Ashley Chrimes, investigador da ESA.

No entanto, nos últimos 50 anos de observações de raios gama, só foram vistas três explosões gigantes de magnetares na nossa Galáxia. Estas explosões são muito fortes: uma, detetada em dezembro de 2004 e a uma distância de 30.000 anos-luz, foi suficientemente poderosa para afetar as camadas superiores da atmosfera da Terra. Como as erupções solares, que vêm de muito mais perto de nós, a influenciam.

"A erupção detetada pelo INTEGRAL é a primeira confirmação de um magnetar fora da Via Láctea. Suspeitamos que algumas das outras 'explosões curtas de raios gama' que o INTEGRAL e outros satélites revelaram são também explosões gigantes de magnetares," continua Sandro.

"Esta descoberta abre a nossa busca por outros magnetares extragaláticos. Se conseguirmos encontrar muitos mais, podemos começar a compreender a frequência com que estas explosões ocorrem e como é que estas estrelas perdem energia no processo", acrescenta Ashley.

"No entanto, explosões de tão curta duração só podem ser captadas por acaso, quando um observatório já está a apontar na direção certa. Isto faz com que o INTEGRAL, com o seu grande campo de visão, mais de 3000 vezes maior do que a área do céu coberta pela Lua, seja tão importante para estas deteções," sublinha Jan-Uwe.

M82 é uma galáxia brilhante onde ocorre formação estelar. Nestas regiões nascem estrelas massivas, têm uma vida curta e turbulenta e deixam para trás uma estrela de neutrões. A descoberta de um magnetar nesta região confirma que os magnetares são provavelmente jovens estrelas de neutrões. A procura de mais magnetares vai continuar noutras regiões de formação estelar, a fim de compreender estes extraordinários objetos astronómicos.

Fonte; ESA