Pesquisadores da Oregon State University confirmaram que a união de duas estrelas de nêutrons no último outono causou de fato uma curta explosão de raios gama.

As evidências, publicado hoje em Cartas de revisão física , representam um passo importante na compreensão dos astrofísicos sobre a relação entre as fusões de estrelas de nêutrons binárias, ondas gravitacionais e rajadas curtas de raios gama.

Normalmente abreviado como GRBs, As explosões de raios gama são feixes estreitos de ondas eletromagnéticas de comprimentos de onda mais curtos no espectro eletromagnético. GRBs são os eventos eletromagnéticos mais poderosos do universo, ocorrendo a bilhões de anos-luz da Terra e capaz de liberar tanta energia em poucos segundos quanto o sol durante sua vida.

GRBs se enquadram em duas categorias, longa duração e curta duração. GRBs longos estão associados à morte de uma estrela massiva, pois seu núcleo se torna um buraco negro e pode durar de alguns segundos a vários minutos.

Suspeitava-se que GRBs curtos se originavam da fusão de duas estrelas de nêutrons, o que também resulta em um novo buraco negro - um lugar onde a atração da gravidade da matéria superdensa é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar. Até 2 segundos é o período de tempo de um GRB curto.

O termo estrela de nêutrons se refere ao núcleo gravitacionalmente colapsado de uma grande estrela; estrelas de nêutrons são as menores, estrelas mais densas conhecidas. De acordo com a NASA, A matéria das estrelas de nêutrons está tão compactada que uma quantidade do tamanho de um cubo de açúcar pesa mais de um bilhão de toneladas.

Em novembro de 2017, cientistas de colaborações nos Estados Unidos e na Europa anunciaram que detectaram um flash de raios-X / gama que coincidiu com uma explosão de ondas gravitacionais, seguido pela luz visível de uma nova explosão cósmica chamada kilonova.

Ondas gravitacionais, uma ondulação na estrutura do espaço-tempo, foram detectados pela primeira vez em setembro de 2015, um evento crucial na física e na astronomia que confirmou uma das principais previsões da teoria geral da relatividade de Albert Einstein de 1915.

"A detecção simultânea de raios gama e ondas gravitacionais do mesmo lugar no céu foi um marco importante em nossa compreensão do universo, "disse Davide Lazzati, um astrofísico teórico no OSU College of Science. "Os raios gama permitiram uma localização precisa de onde vinham as ondas gravitacionais, e as informações combinadas da radiação gravitacional e eletromagnética permitem aos cientistas sondar o sistema estelar de nêutrons binário que é responsável de maneiras sem precedentes. "

Antes da última pesquisa de Lazzati, Contudo, era uma questão em aberto se as ondas eletromagnéticas detectadas eram "uma curta explosão de raios gama, ou apenas uma pequena explosão de raios gama - sendo o último um diferente, fenômeno mais fraco.

No verão de 2017, A equipe de teóricos de Lazzati publicou um artigo prevendo que, ao contrário das estimativas anteriores da comunidade astrofísica, Curtas rajadas de raios gama associadas à emissão gravitacional da coalescência de estrelas de nêutrons binárias poderiam ser observadas mesmo se a explosão de raios gama não estivesse apontando diretamente para a Terra.

"Os raios X e gama são colimados, como a luz de um farol, e pode ser facilmente detectado apenas se o feixe apontar para a Terra, "Lazzati disse." Ondas gravitacionais, por outro lado, são quase isotrópicos e sempre podem ser detectados. "

Isotrópico se refere a ser transmitido uniformemente em todas as direções.

"Argumentamos que a interação do jato de curta explosão de raios gama com seus arredores cria uma fonte secundária de emissão chamada de casulo, "Lazzati disse." O casulo é muito mais fraco do que o feixe principal e é indetectável se o feixe principal apontar para nossos instrumentos. Contudo, pode ser detectado por rajadas próximas cujo feixe aponta para longe de nós. "

Nos meses seguintes à detecção de ondas gravitacionais de novembro de 2017, os astrônomos continuaram a observar o local de onde vinham as ondas gravitacionais.

"Mais radiação veio após a explosão de raios gama:ondas de rádio e raios-X, "Lazzati disse." Foi diferente do típico arrepio GRB curto. Normalmente, há uma pequena explosão, um pulso brilhante, radiação de raios-X brilhante, então decai com o tempo. Este tinha um pulso fraco de raios gama, e o brilho foi fraco, iluminou muito rapidamente, continuou iluminando, então desligada. "

"Mas esse comportamento é esperado quando você o vê de um ponto de observação fora do eixo, quando você não está olhando para o cano do jato, "disse ele." A observação é exatamente o comportamento que previmos. Não vimos a arma do crime, não temos uma confissão, mas as evidências circunstanciais são esmagadoras. Isso está fazendo exatamente o que esperávamos que um jato fora do eixo fizesse e é uma prova convincente de que as fusões de estrelas de nêutrons binárias e as explosões curtas de raios gama estão de fato relacionadas entre si. "