Reforçada Associação Entre Erupções Curtas de Raios Gama e Colisões de Estrelas de Neutrões

Há pouco mais de um ano, os observatórios LIGO, Virgo e Fermi detectavam quase em simultâneo um evento extraordinário — a colisão de duas estrelas de neutrões numa galáxia situada a cerca de 130 milhões de anos-luz. O LIGO e o Virgo detectaram as ondas gravitacionais,

distorções no espaço-tempo que se propagam à velocidade da luz, emitidas pelo par de estrelas enquanto realizava as últimas órbitas antes da colisão e pelo buraco negro resultante — um evento que ficou conhecido por GW170817. Poucos segundos após o pico no sinal de ondas gravitacionais, o telescópio Fermi detectou uma erupção curta de raios gama proveniente da mesma posição. Tratou-se da primeira evidência directa de que as colisões de estrelas de neutrões estavam de facto na origem das erupções curtas de raios gama, algo de que os cientistas suspeitavam há décadas.

Os astrónomos quiseram então perceber com mais detalhe o mecanismo que deu origem à erupção de raios gama. Os modelos teóricos que explicam este fenómeno sugerem que quando duas estrelas de neutrões colidem parte do seu material é projectado para o espaço dispersando elementos pesados produzidos em reacções nucleares só possíveis nas condições extremas geradas por este tipo de colisão. Parte da massa original das estrelas, no entanto, colapsa sobre o seu próprio peso formando um buraco negro central numa fracção de segundo. O seu campo gravitacional intenso captura algum do material circundante que passa a orbitá-lo num disco antes de atravessar em definitivo o horizonte de eventos. O campo electromagnético intenso gerado pelo material do disco em rotação e a falta de etiqueta do buraco negro, que “tem mais olhos do que barriga”, fazem com que parte do material do disco consiga escapar através de jactos de partículas com velocidades muito próximas da da luz (jactos relativísticos). São as colisões entre partículas dentro destes jactos que dão origem às erupções curtas de raios gama observadas.

A geometria espacial do casulo de material e do jacto relativístico formados após a colisão das estrelas de neutrões GW170817. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF.



A não observação de um jacto relativístico evidente no GW170817 durante os primeiros meses de observações preocupava os cientistas pois sugeria que existiria algo de errado ou incompleto no modelo acima descrito. Isso não teria nada de mal, diga-se, o Universo não tem de satisfazer as nossas espectativas, por muito inteligentes ou bem fundadas que achemos que são. Mas desta vez os cientistas estavam certos. Observações realizadas com uma armada de radiotelescópios poderosos — Very Long Baseline Array, Karl G. Jansky Very Large Array e Robert C. Byrd Green Bank Telescope — permitiram detectar uma região do remanescente da explosão que emitia intensamente em ondas de rádio, 75 e 230 dias após o evento. A análise do movimento dessa região demonstrou que as partículas que o compõem, e emitem as ondas de rádio observadas, se deslocam a cerca de 97% da velocidade da luz num jacto estreito com, no máximo, 5 graus de largura. O jacto faz também um ângulo de aproximadamente 20 graus com a linha de visão da Terra. Em conjunto com dados recolhidos por telescópios noutros comprimentos de onda, as observações sugerem que a colisão envolveu o buraco negro resultante num casulo de gás rico em elementos pesados e que o jacto relativístico permaneceu aí “abafado” durante 60 dias. Depois deste período, o jacto conseguiu finalmente irromper através do casulo, menos energético, mas com uma assinatura inconfundível em ondas de rádio.

 

Câmara Municipal de Gaia

Rua Álvares Cabral 4400-017 Vila Nova de Gaia

Contactos

Parque Biológico de Gaia

R. Cunha 152, 4430-681 Avintes, Vila Nova de Gaia, Portugal

© 2018 Municipio de Gaia. Todos os Direitos Reservados. Desenvolvido por Municipio de Gaia

 

Câmara Municipal de Gaia

Rua Álvares Cabral 4400-017 Vila Nova de Gaia