Astrônomos descobrem que os raios-x perduram anos após a colisão de estrelas de nêutrons

 Caros Leitores;

Os pesquisadores monitoraram continuamente a radiação que emana do primeiro (e até agora único) evento cósmico detectado em ondas gravitacionais e em todo o espectro de luz. A colisão de estrelas de nêutrons detectada em 17 de agosto de 2017 é vista nesta imagem proveniente da galáxia NGC 4993. Uma nova análise fornece possíveis explicações para os raios-X que continuaram a irradiar da colisão muito depois de outra radiação ter desaparecido e muito além das previsões do modelo. Crédito: E. Troja

Já se passaram três anos desde a detecção histórica de uma fusão de estrela de nêutrons a partir de ondas gravitacionais. E desde aquele dia, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela astrônoma da Universidade de Maryland, Eleonora Troja, tem monitorado continuamente as emissões de radiação subsequentes para fornecer a imagem mais completa de tal evento.

A análise deles fornece explicações possíveis para os raios-X que continuaram a irradiar da colisão muito depois que os modelos previram que eles parariam. O estudo também revela que os modelos atuais de estrelas de nêutrons e colisões de corpos compactos carecem de informações importantes. A pesquisa foi publicada em 12 de outubro de 2020, na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

"Estamos entrando em uma nova fase em nossa compreensão das estrelas de nêutrons ", disse Troja, pesquisadora associada do Departamento de Astronomia da UMD e autora principal do artigo. "Realmente não sabemos o que esperar deste ponto em diante, porque todos os nossos modelos não previam nenhum raio-X e ficamos surpresos ao vê-los 1.000 dias depois que o evento de colisão foi detectado. Pode levar anos para descobrir a resposta para o que está acontecendo, mas nossa pesquisa abre a porta para muitas possibilidades.

A fusão de estrelas de nêutrons que a equipe de Troja estudou - GW170817 - foi identificada pela primeira vez a partir de ondas gravitacionais detectadas pelo Observatório de ondas gravitacionais de interferômetro a laser e sua contraparte Virgo em 17 de agosto de 2017. Em poucas horas, telescópios ao redor do mundo começaram a observar radiação eletromagnética , incluindo gama raios e luz emitidos pela explosão. Foi a primeira e única vez que os astrônomos foram capazes de observar a radiação associada às ondas gravitacionais, embora eles já soubessem que essa radiação ocorre. Todas as outras ondas gravitacionais observadas até agora se originaram de eventos muito fracos e distantes para a radiação ser detectada da Terra.

Segundos depois que o GW170817 foi detectado, os cientistas registraram o jato inicial de energia, conhecido como explosão de raios gama, e a kilonova mais lenta, uma nuvem de gás que explodiu atrás do jato inicial. A luz do kilonova durou cerca de três semanas e depois desapareceu. Enquanto isso, nove dias depois que a onda gravitacional foi detectada pela primeira vez, os telescópios observaram algo que não tinham visto antes: raios-X. Modelos científicos baseados em astrofísica conhecida previram que, conforme o jato inicial de uma colisão de estrelas de nêutrons se move através do espaço interestelar, ele cria sua própria onda de choque, que emite raios-X, ondas de rádio e luz. Isso é conhecido como brilho residual. Mas tal brilho nunca foi observado antes. Neste caso, o pós-luminescência atingiu o pico cerca de 160 dias após as ondas gravitacionais terem sido detectadas e então rapidamente desapareceu. Mas os raios X permaneceram.

O novo trabalho de pesquisa sugere algumas explicações possíveis para as emissões de raios-X de longa duração. Uma possibilidade é que esses raios X representem uma característica completamente nova do brilho residual de uma colisão e a dinâmica de uma explosão de raios gama seja de alguma forma diferente do esperado.

"Ter uma colisão tão perto de nós que é visível abre uma janela para todo o processo que raramente temos acesso", disse Troja, que também é um cientista pesquisador no Goddard Space Flight Center da NASA. "Pode ser que haja processos físicos que não incluímos em nossos modelos porque eles não são relevantes nos estágios iniciais com os quais estamos mais familiarizados, quando os jatos se formam."

Outra possibilidade é que a kilonova e a nuvem de gás em expansão por trás do jato inicial de radiação podem ter criado sua própria onda de choque que demorou mais para chegar à Terra.

"Vimos a kilonova, então sabemos que esta nuvem de gás está lá, e os raios X de sua onda de choque podem estar chegando até nós", disse Geoffrey Ryan, pós-doutorando associado no Departamento de Astronomia da UMD e co-autor de o estudo. "Mas precisamos de mais dados para entender se é isso que estamos vendo. Se for, pode nos dar uma nova ferramenta, uma assinatura desses eventos que não reconhecemos antes. Isso pode nos ajudar a encontrar colisões de estrelas de nêutrons em registros anteriores de radiação de raios-X".

Uma terceira possibilidade é que algo pode ter sido deixado para trás após a colisão, talvez o remanescente de uma estrela de nêutrons emissora de raios-X.

Muito mais análises são necessárias antes que os pesquisadores possam confirmar exatamente de onde vieram os raios X remanescentes. Algumas respostas podem vir em dezembro de 2020, quando os telescópios serão mais uma vez apontados para a fonte do GW170817. (A última observação foi em fevereiro de 2020.)

"Este pode ser o último suspiro de uma fonte histórica ou o início de uma nova história, na qual o sinal se ilumina novamente no futuro e pode permanecer visível por décadas ou mesmo séculos", disse Troja. "Aconteça o que acontecer, este evento está mudando o que sabemos sobre fusões de estrelas de nêutrons e reescrevendo nossos modelos".

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Mais informações: E Troja et al. Mil dias após a fusão: emissão contínua de raios-X de GW170817, Avisos mensais da Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093 / mnras / staa2626

Informações do jornal: Avisos mensais da Royal Astronomical Society

Fornecido pela University of Maryland

Fonte: Phys News / pela Universidade de Maryland  / 12-10-2020       

https://phys.org/news/2020-10-astronomers-x-rays-lingering-years-landmark.html

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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