Uma longa explosão de raios gama, um dos fenômenos mais poderosos conhecidos, foi rastreada até uma rara kilonova, deixando os astrofísicos perplexos.
Explosões altamente energéticas de todo o universo, chamadas de rajadas de raios gama longas, há muito estão conectadas ao colapso de estrelas massivas, mas os astrônomos dizem que rastrearam uma explosão de quase um minuto até um fenômeno raro e surpreendente, desafiando crenças científicas de longa data sobre alguns dos objetos mais poderosos do universo.
Os astrofísicos detectaram um GRB de 50 segundos (qualquer GRB acima de dois segundos é classificado como um GRB longo) em dezembro de 2021, que foi catalogado como GRB211211A e estimado a cerca de um bilhão de anos-luz da Terra – considerado próximo na escala de o universo. Após uma investigação mais detalhada, eles ficaram surpresos ao rastrear a explosão até uma kilonova, um evento raro resultante da fusão de uma estrela de nêutrons altamente densa com um objeto compacto e poderoso como um buraco negro ou outra estrela de nêutrons.
“Este evento parece diferente de tudo o que vimos antes de uma longa explosão de raios gama”, disse Jillian Rastinejad, estudante de doutorado da Northwestern University, em um comunicado. “Este evento representa uma emocionante mudança de paradigma para a astronomia de explosão de raios gama.”
Rastinejad liderou um estudo sobre a descoberta publicado na quarta-feira na revista Nature.
“Quando entrei no campo há 15 anos, estava gravado em pedra que longas explosões de raios gama vêm de colapsos massivos de estrelas”, acrescentou o professor da Northwestern e autor sênior do estudo, Wen-fai Fong.
Fong explica que é estranho ver um GRB tão longo ligado a uma kilonova em vez de uma estrela implodindo.
“Quando você coloca duas estrelas de nêutrons juntas, não há realmente muita massa lá”, disse ela. “Um pouco de massa se acumula e então alimenta uma explosão de duração muito curta. No caso de colapsos de estrelas massivas, que tradicionalmente alimentam explosões de raios gama mais longas, há um tempo de alimentação mais longo.”
“Essa detecção quebra nossa ideia padrão de rajadas de raios gama”, acrescenta Eve Chase, também coautora do artigo do Los Alamos National Laboratory. “Agora percebemos que as explosões de raios gama são muito mais difíceis de classificar. Essa detecção leva nossa compreensão das explosões de raios gama ao limite.”
A galáxia que hospeda esta kilonova também é inesperada, porque é mais jovem e ainda está formando estrelas, quase o oposto da galáxia onde foi observada a única outra fusão conhecida de estrelas de nêutrons relativamente perto da Terra.
“Acho que isso muda nossa visão dos tipos de galáxias que devemos observar quando procuramos por kilonovas próximas”, disse Anya Nugent, Ph.D da Northwestern. estudante de astronomia e co-autor do estudo.
Um estudo relacionado, publicado na Nature Astronomy, analisa um pouco mais profundamente as propriedades do evento por trás da explosão, o que pode ajudar a explicar outros GRBs misteriosos que não se encaixam perfeitamente no molde.
“Não esperamos que as fusões durem mais do que cerca de dois segundos. De alguma forma, esta alimentou um jato por quase um minuto inteiro”, diz o principal autor Benjamin Gompertz, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido. “É possível que o comportamento possa ser explicado por uma estrela de nêutrons de longa duração, mas não podemos descartar que o que vimos foi uma estrela de nêutrons sendo dilacerada por um buraco negro. Estudar mais desses eventos nos ajudará a determinar qual é a resposta certa.”
O Telescópio Espacial James Webb está entre as novas ferramentas poderosas que os cientistas poderão usar para estudar as quilonovas com mais profundidade e também talvez testemunhar a formação de alguns dos elementos mais pesados do universo – que estão associados a estrelas de nêutrons – para o primeira vez.