Os cientistas detectaram o sinal da onda gravitacional fraca de duas estrelas de nêutrons colidindo, e os telescópios espaciais mediram o flash de raios gama que irrompeu da fusão violenta. Esta é a primeira vez que ondas gravitacionais e radiação eletromagnética foram observadas emanando do mesmo evento cósmico. É também a primeira vez que registramos as ondas gravitacionais de uma fusão de estrelas de nêutrons.

Até agora, os observatórios de ondas gravitacionais apenas discerniram fusões de buracos negros. O Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO Avançado), que gerencia duas estações de detecção em Washington e Louisiana, fez história em 2015 por fazer a primeira detecção de ondas gravitacionais ondulando no espaço-tempo - uma previsão teórica fundamental da relatividade geral de Einstein.

Desde aquela descoberta histórica, mais três fusões de buracos negros foram confirmadas. O evento mais recente de fusão do buraco negro foi registrado em 14 de agosto, e viu o detector Advanced Virgo (localizado perto de Pisa, na Itália) se juntar ao LIGO para fazer a medição mais precisa de um buraco negro destruído até então.

Apenas três dias depois, em 17 de agosto, LIGO e Virgo detectados outro sinal. Desta vez, vinha de duas estrelas de nêutrons em colisão, provando que os buracos negros não são os únicos eventos que produzem ondas gravitacionais. Uma colaboração internacional de 70 telescópios terrestres e espaciais sobrecarregou a descoberta ao capturar a explosão de raios gama e o brilho residual da colisão de estrelas de nêutrons que aconteceu a 130 milhões de anos-luz de distância em uma galáxia chamada NGC 4993.

Na segunda-feira, 16 de outubro o estudo LIGO / Virgo foi publicado na revista Physical Review Letters.

"Esta detecção abre a janela de uma astronomia 'multi-mensageiro' há muito aguardada, "disse David H. Reitze, diretor executivo do Laboratório LIGO, em um comunicado.

"É a primeira vez que observamos um evento astrofísico cataclísmico em ondas gravitacionais e ondas eletromagnéticas - nossos mensageiros cósmicos. A astronomia de ondas gravitacionais oferece novas oportunidades para compreender as propriedades das estrelas de nêutrons de maneiras que simplesmente não podem ser alcançadas com astronomia eletromagnética sozinha, " ele adicionou.

The Dark Universe

A menos que estejam rodeados por gás quente, as fusões de buracos negros não produzem necessariamente radiação eletromagnética (como a luz, Raios X e infravermelho), então, embora possam ser os eventos mais energéticos em nosso universo, eles não serão captados por telescópios convencionais. Com ondas gravitacionais, Contudo, cientistas abriram uma nova janela para o cosmos "escuro", dando-nos a capacidade de "ver" as ondulações do espaço-tempo que esses eventos poderosos produzem. Os detectores de ondas gravitacionais usam lasers ultraprecisos disparando ao longo de túneis em forma de "L" com quilômetros de extensão para medir a ligeira curvatura do espaço-tempo que as ondas gravitacionais causam ao passar por nosso planeta.

Detectar ondas gravitacionais é uma coisa, mas o ápice de qualquer estudo astronômico é ter múltiplos observatórios visualizando o mesmo evento em múltiplas frequências. E agora, pela primeira vez, as ondas gravitacionais e ondas eletromagnéticas do mesmo evento astrofísico foram registrados para revelar uma quantidade impressionante de informações sobre estrelas de nêutrons em colisão.

"Esta detecção abriu genuinamente as portas para uma nova forma de fazer astrofísica, "disse Laura Cadonati, porta-voz adjunto da Colaboração Científica do LIGO, no lançamento. "Espero que seja lembrado como um dos eventos astrofísicos mais estudados da história."

Dança das estrelas de nêutrons, Também

Por meio da análise dos sinais LIGO e Virgem, pesquisadores puderam decifrar que dois objetos enormes, entre 1,1 e 1,6 vezes a massa do nosso sol, ficou preso em uma órbita binária e espiralou uma na outra, criando um "chirp" revelador de 100 segundos - um rápido aumento na frequência das ondas gravitacionais que é típico de uma fusão.

Depois dos buracos negros, estrelas de nêutrons são os objetos mais densos do universo. Medindo o tamanho aproximado de uma cidade, esses objetos podem ser mais massivos que nosso sol. Na verdade, o material da estrela de nêutrons é tão denso que uma colher de chá dessa substância terá uma massa de um bilhão de toneladas. Eles são remanescentes de estrelas massivas que explodiram como supernovas, então eles também possuem campos magnéticos poderosos e podem girar rapidamente, às vezes gerando rajadas poderosas de radiação de seus pólos - conhecidas como pulsares.

Quando este sinal de onda gravitacional - chamado GW170817 - foi detectado, Os cientistas do LIGO e de Virgem sabiam que essa não era "apenas mais uma" fusão de buraco negro; esses objetos eram pequenos demais para serem buracos negros e dentro da faixa de massa das estrelas de nêutrons.

"Pareceu-nos imediatamente que a fonte provavelmente eram estrelas de nêutrons, a outra fonte cobiçada que esperávamos ver - e prometendo o mundo que veríamos, "disse David Shoemaker, porta-voz da Colaboração Científica LIGO, em um comunicado. "Informando modelos detalhados do funcionamento interno das estrelas de nêutrons e as emissões que elas produzem, à física mais fundamental, como a relatividade geral, este evento é tão rico. É um presente que continuará a ser concedido. "

O Gamma-ray Burst Monitor do telescópio espacial Fermi da NASA também detectou uma explosão de raios gama a partir da localização da fonte de onda gravitacional. O sinal da onda gravitacional e os raios gama atingem a Terra aproximadamente ao mesmo tempo, confirmando a teoria de Einstein de que as ondas gravitacionais viajam à velocidade da luz.

Além disso, assim que Fermi detectou os raios gama, o observatório europeu do espaço de raios gama INTEGRAL estudou o sinal, confirmando que este evento foi uma curta explosão de raios gama.

"Por décadas, suspeitamos que rajadas curtas de raios gama foram alimentadas por fusões de estrelas de nêutrons, "disse Julie McEnery, Cientista do projeto Fermi no Goddard Space Flight Center, em um comunicado. "Agora, com os dados incríveis do LIGO e de Virgem para este evento, nós temos a resposta. As ondas gravitacionais nos dizem que os objetos que se fundem tinham massas consistentes com estrelas de nêutrons, e o flash de raios gama nos diz que os objetos provavelmente não são buracos negros, já que não se espera que uma colisão de buracos negros emita luz. "

Kilonova Gold e um mistério

Teoricamente, quando duas estrelas de nêutrons colidem, o evento gera uma explosão conhecida como "kilonova, "uma bola de fogo intensa que sopra material superaquecido do ponto de impacto para o espaço circundante.

Os astrônomos suspeitam que os quilonovas criaram os elementos mais pesados ​​encontrados em todo o nosso universo - incluindo ouro e chumbo - então, em nossa busca para entender como esses elementos são semeados em todo o universo, astrônomos descobriram (literalmente) uma mina de ouro científica.

O Observatório Gemini dos EUA, o European Very Large Telescope e o Hubble Space Telescope estudaram as consequências da fusão da estrela de nêutrons e já estão relatando observações de material recém-criado contendo as assinaturas de ouro e platina. Este é, portanto, um evento muito significativo que fornece evidências de como os elementos pesados ​​são sintetizados nas galáxias.

Este evento forneceu evidências observacionais de uma variedade de teorias, de provar que estrelas de nêutrons fazem, na verdade, colidir, para destacar de onde vêm os metais preciosos em nosso universo.

Mas GW170817 também criou seu próprio mistério.

A fusão da estrela de nêutrons aconteceu em uma galáxia a apenas 130 milhões de anos-luz de distância (as fusões de buracos negros detectadas anteriormente ocorreram a bilhões de anos-luz de distância), no entanto, o sinal recebido por LIGO e Virgo foi muito mais fraco do que o previsto. Os cientistas não têm certeza do porquê, mas este é apenas o começo de nossa odisséia de ondas gravitacionais, portanto, podemos esperar muito mais mistérios e descobertas à medida que ondas de eventos energéticos continuam sendo detectadas.

A rede de ondas gravitacionais ficará ainda mais forte quando os observatórios no Japão e na Índia entrarem em operação nos próximos anos, elevando o total para cinco.