Uma kilonova é produzida pela colisão de duas estrelas de nêutrons, e pode gerar alguns fogos de artifício estelares. NASA, ESA, e A. Feild (STScI) Quando uma estrela massiva fica sem combustível e morre, pode se extinguir em um clarão de glória, explodindo como uma supernova.
Mas as supernovas não são os únicos grandes booms por aí. Digite o "kilonova". É 1, 000 vezes mais brilhante do que uma nova (quando uma anã branca entra em erupção), mas não tão brilhante quanto uma supernova. Uma kilonova é desencadeada pela colisão de dois cadáveres estelares. Esses eventos produzem as explosões eletromagnéticas mais poderosas do universo e são responsáveis por banhar o universo de ouro.
As estrelas de nêutrons são os corpos estelares em questão. Produzido por supernovas, essas cascas extremamente densas são deixadas para trás depois que estrelas massivas acabam com suas vidas. Eles são compostos principalmente de nêutrons e medem cerca de 20 quilômetros de largura. Mas não se deixe enganar pelo tamanho relativamente diminuto. Eles compactam a massa de uma estrela inteira (mais massiva do que o nosso Sol) em seus pequenos volumes e possuem campos magnéticos intensos. Isso significa que as estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais extremos do universo conhecido. Uma colher de chá cheia de material de estrela de nêutrons pesa cerca de 1 bilhão de toneladas (907 milhões de toneladas métricas).
A matéria estelar de nêutrons não age como matéria normal. Esses objetos dominados pela gravidade esmagam tudo de que são feitos em um estado "degenerado". Isso é, as pressões são tão extremas que a mecânica quântica é a única coisa que impede sua massa de entrar em colapso e criar um buraco negro.
Então, se duas estrelas de nêutrons colidissem, seria obviamente um evento incrivelmente violento e destrutivo. Em 17 de agosto, os cientistas viram as consequências de tal colisão, cortesia do Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO Avançado) nos EUA e do observatório de ondas gravitacionais de Virgem, na Itália. Esses avançados observatórios de ondas gravitacionais detectaram um quadro muito estranho, sinal fraco proveniente de uma galáxia chamada NGC 4993, 130 milhões de anos-luz de distância.
Até aquele momento, detectores de ondas gravitacionais apenas discerniram a fusão de buracos negros bilhões de anos-luz de distância, portanto, medir um sinal fraco a uma distância comparativamente próxima foi uma surpresa. Após a análise da onda gravitacional reveladora "chilro" (um rápido aumento na frequência conforme dois objetos massivos giram em torno um do outro, eventualmente colidindo e se fundindo), cientistas perceberam que o sinal, chamado GW170817, não foi uma fusão de buraco negro, foi na verdade a fusão de duas estrelas de nêutrons. As estrelas, com massas de apenas 1,1 e 1,6 sóis, ficou preso em uma dança gravitacional, espiralando um no outro e colidindo.
Quando a detecção foi feita, O observatório de raios gama Fermi da NASA e o telescópio espacial europeu INTEGRAL também registraram um poderoso flash de radiação de raios gama de NGC 4993, conhecido como burst curto de raios gama (GRB).
Embora os cientistas tenham teorizado que GRBs curtos são gerados pela colisão de estrelas de nêutrons, somente com a ajuda de detectores de ondas gravitacionais isso poderia ser confirmado. Esta é a primeira vez que os cientistas mediram as ondas gravitacionais e as ondas eletromagnéticas de um único evento cósmico, conectando um GRB com uma fusão de estrela de nêutrons e abrindo uma maneira totalmente nova de estudar o universo - conhecida como "astronomia de multimensageiros".
As ondas gravitacionais nos ajudaram a conectar o GRB com a colisão de estrelas de nêutrons, mas o que criou o GRB?
A fusão da estrela de nêutrons que gerou GW170817 foi, sem dúvida, violenta. Enquanto as duas massas rapidamente giravam em torno uma da outra e faziam contato, enormes quantidades de material superquente de estrelas de nêutrons foram lançadas no espaço. Quando isso aconteceu, preparou o cenário para alguns fogos de artifício kilonova.
Como estrelas de nêutrons são compostas principalmente de nêutrons, e os nêutrons são um componente chave (junto com os prótons) dos núcleos atômicos, de repente, havia MUITOS blocos de construção subatômicos voando imediatamente após o colapso da estrela de nêutrons. As condições eram tão extremas que este ambiente estava maduro para que pedaços de material de estrela de nêutrons radioativos se unissem, criando novos elementos. Por meio de um processo denominado captura rápida de nêutrons ("processo-r"), nêutrons se ligaram aos elementos recém-cunhados antes que eles pudessem decair radioativamente. A criação de novos elementos gerou uma quantidade impressionante de energia, irrompendo com poderosa radiação de raios gama, gerando o GRB, os astrônomos viram a 130 milhões de anos-luz de distância.
Estudos de acompanhamento do local da explosão turbulenta pelo Telescópio Espacial Hubble, O Observatório Gemini e o ESO Very Large Telescope revelaram evidências espectroscópicas da ocorrência do processo-r. E isso é especial:nos restos da explosão kilonova, grandes quantidades de elementos pesados, como ouro, platina, liderar, urânio e prata foram sintetizados.
Os cientistas há muito se perguntam como os elementos mais pesados que o ferro são criados em nosso universo (elementos mais leves que o ferro são criados por meio da nucleossíntese estelar nos núcleos das estrelas), mas agora temos evidências observacionais de que esses kilonovas cataclísmicos também são fundições cósmicas onde os elementos mais pesados - e mais preciosos - são semeados.
Nota editorial:este artigo foi corrigido em 20 de outubro de para retificar uma imprecisão introduzida pelo editor, declarando erroneamente o brilho dos kilonovas. Supernovas são, na verdade, o mais brilhante, seguido por kilonovas e novas, respectivamente.
Agora isso é interessanteEmbora as ondas gravitacionais viajem à velocidade da luz, GW170817 foi detectado por LIGO e Virgo momentos antes do GRB ser detectado por Fermi e INTEGRAL. De acordo com a NASA, isso ocorre porque a fusão da estrela de nêutrons aconteceu primeiro (lançando ondas gravitacionais) e a kilonova entrou em erupção momentos depois (explodindo o universo com raios gama).
