Quando se trata das maiores e mais brilhantes explosões vistas no Universo, Astrônomos da Universidade de Warwick descobriram que são necessárias duas estrelas para fazer uma explosão de raios gama.

Uma nova pesquisa resolve o mistério de como as estrelas giram rápido o suficiente para criar condições para lançar um jato de material altamente energético ao espaço, e descobriu que os efeitos das marés, como aqueles entre a Lua e a Terra, são a resposta.

A descoberta, relatado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society , foi feito usando modelos simulados de milhares de sistemas estelares binários, isso é, sistemas solares que têm duas estrelas orbitando uma a outra.

Mais da metade de todas as estrelas estão localizadas em sistemas estelares binários e esta nova pesquisa mostrou que elas precisam estar em sistemas estelares binários para que as explosões massivas sejam criadas.

Uma rajada longa de raios gama (GRB), o tipo examinado neste estudo, ocorre quando uma estrela massiva com cerca de dez vezes o tamanho do nosso Sol se transforma em supernova, colapsa em uma estrela de nêutrons ou buraco negro e dispara um jato relativístico de material para o espaço. Em vez da estrela colapsar radialmente para dentro, ele se achata em um disco para conservar o momento angular. Conforme o material cai para dentro, esse momento angular o lança na forma de um jato ao longo do eixo polar.

Mas, para formar esse jato de material, a estrela deve girar rápido o suficiente para lançar material ao longo do eixo. Isso representa um problema porque as estrelas geralmente perdem qualquer spin que adquiram muito rapidamente. Ao modelar o comportamento dessas estrelas massivas à medida que entram em colapso, os pesquisadores conseguiram restringir os fatores que causam a formação de um jato.

Eles descobriram que os efeitos das marés de um vizinho próximo - o mesmo efeito que mantém a Lua e a Terra travadas juntas em seu giro - podem ser responsáveis ​​por girar essas estrelas na taxa necessária para criar uma explosão de raios gama.

Explosões de raios gama são os eventos mais luminosos do Universo e são observáveis ​​da Terra quando seu jato de material é apontado diretamente para nós. Isso significa que vemos apenas cerca de 10-20% dos GRBs em nossos céus.

A autora principal, Ashley Chrimes, um Ph.D. estudante do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse:"Estamos prevendo que tipo de estrelas ou sistemas produzem explosões de raios gama, quais são as maiores explosões do Universo. Até agora não está claro que tipo de estrelas ou sistemas binários você precisa para produzir esse resultado.

"A questão é como uma estrela começa a girar, ou mantém sua rotação ao longo do tempo. Descobrimos que o efeito das marés de uma estrela em seu parceiro está impedindo que eles diminuam e, em alguns casos, está girando-os. Eles estão roubando energia rotacional de seu companheiro, uma consequência disso é que eles se afastam cada vez mais.

"O que determinamos é que a maioria das estrelas está girando rápido precisamente porque estão em um sistema binário."

O estudo usa uma coleção de modelos de evolução estelar binários criados por pesquisadores da University of Warwick e Dr. J J Eldridge da University of Auckland. Usando uma técnica chamada síntese de população binária, os cientistas são capazes de simular esse mecanismo em uma população de milhares de sistemas estelares e, assim, identificar os raros exemplos em que uma explosão desse tipo pode ocorrer.

Dra. Elizabeth Stanway, do Departamento de Física da University of Warwick, disse:"Os cientistas não modelaram em detalhes a evolução binária no passado porque é um cálculo muito complexo de se fazer. Este trabalho considerou um mecanismo físico dentro dos modelos que não examinamos antes, isso sugere que os binários podem produzir GRBs suficientes usando esse método para explicar o número que estamos observando.

"Também houve um grande dilema sobre a metalicidade das estrelas que produzem explosões de raios gama. Como astrônomos, medimos a composição das estrelas e o caminho dominante para explosões de raios gama requer muito poucos átomos de ferro ou outros elementos pesados ​​na atmosfera estelar. Houve um enigma sobre por que vemos uma variedade de composições nas estrelas produzindo explosões de raios gama, e este modelo oferece uma explicação. "

Ashley acrescentou:"Este modelo nos permite prever como esses sistemas devem ser observacionalmente em termos de temperatura e luminosidade, e quais são as propriedades do companheiro. Estamos agora interessados ​​em aplicar esta análise para explorar diferentes transientes astrofísicos, como rajadas de rádio rápidas, e pode potencialmente modelar eventos mais raros, como buracos negros em espiral em estrelas. "