No início deste ano, uma equipe internacional de cientistas anunciou a segunda detecção de um sinal de onda gravitacional a partir da colisão de duas estrelas de nêutrons. O evento, chamado GW190425, é intrigante:a massa combinada das duas estrelas de nêutrons é maior do que qualquer outro sistema binário de estrelas de nêutrons observado. A massa combinada é 3,4 vezes a massa do nosso sol.

Uma estrela binária de nêutrons tão massiva nunca foi vista em nossa galáxia, e os cientistas ficaram perplexos com a forma como ele poderia ter se formado - até agora. Uma equipe de astrofísicos do Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) da ARC acha que pode ter a resposta.

Estrelas de nêutrons binários emitem ondas gravitacionais - ondulações no espaço-tempo - conforme orbitam uma a outra, e os cientistas podem detectar essas ondas quando as estrelas de nêutrons se fundem. As ondas gravitacionais contêm informações sobre as estrelas de nêutrons, incluindo suas massas.

As ondas gravitacionais do evento cósmico GW190425 falam de uma estrela binária de nêutrons mais massiva do que qualquer binária de estrela de nêutrons observada anteriormente, seja através de ondas de rádio ou astronomia de ondas gravitacionais. Um estudo recente liderado por OzGrav Ph.D. a estudante Isobel Romero-Shaw, da Monash University, propõe um canal de formação que explica tanto a grande massa desse binário quanto o fato de que sistemas semelhantes não são observados com as técnicas tradicionais de radioastronomia.

Romero-Shaw diz, "Propomos que GW190425 seja formado por meio de um processo denominado 'caso instável de transferência de massa BB, "um procedimento que foi originalmente definido em 1981. Ele começa com uma estrela de nêutrons que tem um parceiro estelar:uma estrela de hélio (He) com um núcleo de carbono-oxigênio (CO). Se a parte de hélio da estrela se expandir o suficiente para engolfar a estrela de nêutrons, essa nuvem de hélio acaba empurrando o binário para mais perto antes que ele se dissipe. O núcleo de carbono-oxigênio da estrela explode em uma supernova e se transforma em uma estrela de nêutrons. "

Estrelas binárias de nêutrons que se formam dessa maneira podem ser significativamente mais massivas do que as observadas por meio de ondas de rádio. Eles também se fundem muito rápido após a explosão da supernova, tornando-os improváveis ​​de serem capturados em pesquisas de radioastronomia.

"Nosso estudo aponta que o processo de transferência de massa de caso instável BB pode ser como o sistema estelar massivo se formou, "diz Romero-Shaw.

Os pesquisadores do OzGrav também usaram uma técnica desenvolvida recentemente para medir o excentricidade do binário - o quanto a forma orbital do sistema estelar se desvia de um círculo. Suas descobertas são consistentes com a transferência de massa BB de caso instável.

Os atuais detectores de ondas gravitacionais baseados em terra não são sensíveis o suficiente para precisamente medir a excentricidade; Contudo, detectores futuros - como detector baseado no espaço LISA, com lançamento previsto para 2034 - permitirá que os cientistas tirem conclusões mais precisas.