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Astrônomos detectam a fusão entre duas estrelas de nêutrons a partir de ondas gravitacionais e eletromagnéticas resultantes do violento processo!


Desde a primeira detecção de ondas gravitacionais em 2015 (1), previstas por Einstein há mais de 100 anos, foram 4 observações desse fenômeno de pertubação do espaço-tempo. Agora, com essa fantástica fusão entre duas estrelas de nêutrons  - com massas de 1,1 e 1,6 vezes a do Sol -, torna-se a quinta vez que tal fenômeno é observado, junto com um espetáculo de emissões radiativas e titânicas novas descobertas científicas!

Anunciado ontem, pesquisadores estão muito entusiasmados com a detecção. Assim como os Físicos já especulavam, a visão desse evento cósmico de proporções cataclísmicas - onde duas estrelas de nêutron superdensas foram ao encontro uma da outra, com isso sendo confirmado pela assinatura única das ondas gravitacionais criadas - trouxe uma enxurrada de novas informações, onde cada uma delas está sendo considerada como um grande avanço para a Ciência.


A colisão foi detectada no dia 17 de agosto deste ano, resultando na formação de um buraco negro. Como o evento foi detectado tanto pelo LIGO quanto pelo VIRGO - dois interferômetros de detecção de ondas gravitacionais, o primeiro (uma dupla) nos EUA e o segundo na Itália - foi possível para os cientistas triangularem o sinal e localizarem com boa precisão a fonte. Nisso, 70 times parceiros começaram a procurar por sinais luminosos - que viriam do evento de fusão - em um ponto da constelação de Hidra, com a ajuda de pequenos e grandes telescópios. Eventualmente, cinco grupos acaparam identificando o sinal de luz procurado, na periferia da galáxia NGC 4993, a qual está 130 milhões de anos-luz distante. A emissão radiativa enfraqueceu de um brilhante azul para um apagado vermelho em uma questão de dias. Quase 2 semanas depois, a fonte começou a emitir raios-X e ondas de rádio.

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O poderoso evento gerou os mais fortes e duradouros sinais de ondas gravitacionais já detectados na Terra (O que são as Ondas Gravitacionais?). Os sinais duraram 100 segundos, em frequências de até milhares de ciclos por segundo. Junto com os sinais luminosos detectados, três grandes avanços científicos foram feitos com a observação dessas ondas gravitacionais:

1. Primeiro, as observações explicam a origem de algumas explosões de raios gama - o segundo mais poderoso evento conhecido no Cosmo, abaixo apenas da fusão de buracos negros (O que são os buracos negros?). Desde a década de 1990, teóricos especulavam que explosões menores do que 2 segundos tinham origem de estrelas de nêutrons se fundindo para criarem um buraco negro (com explosões mais longas, durando minutos, provavelmente vindo do colapso individual de massivas estrelas). Os novos resultados obtidos dão base importante para explicar esse tipo de fenômeno.

2. O evento revela um hipotetizado objeto chamado de ´kilonova´, com o nome vindo do fato de que ele brilharia milhares de vezes mais do que uma ordinária nova. À medida que as duas estrelas de nêutrons entram em processo de colisão, é teorizado que cerca de 2% de matéria que as compunham consiga escapar, formando uma nuvem gigantesca de matéria em volta do evento - e em torno da mesma densidade do Sol. Nesse evento, prótons e nêutrons acabariam sendo chocados uns contra os outros e fundindo, para formar núcleos pesados, os quais começariam a decair radioativamente. Essa radioatividade manteria a nuvem superquente brilhando fortemente por vários dias, indo de um azul para um vermelho por causa de elementos pesados formados absorvendo os comprimentos de onda no azul. Depois de uma gigantesca expansão durante milhões de anos, essa nuvem eventualmente seria espalhada pela galáxia inteira. As observações feitas agora pelos astrônomos confirmam esse processo.

3. A comprovação de uma kilonova acaba resolvendo parte - ou inteiramente - um longo mistério na Física Nuclear: a origem de metade dos elementos mais pesados do que o ferro, incluindo a prata, ouro e a platina. Os Físicos Nucleares já propunham que esses elementos eram gerados por processos de rápida captura de nêutrons (r-process), mas não sabiam onde no Universo isso estaria ocorrendo - se no colapso de estrelas únicas, ou na fusão de estrelas de nêutrons, ou, mais recentemente proposto, na destruição de estrelas de nêutrons por pequenos buracos negros (Buracos Negros primordiais podem ter ajudado a forjar os elementos químicos mais pesados!). Os novos resultados mostram que pelo menos parte - ou até mesmo todos - esses elementos mais pesados estão vindo do processo de fusão de estrelas de nêutrons.


Aqui, um vídeo produzido pela NASA simulando o processo de colisão entre as duas estrelas de nêutrons

Além dos grandes avanços já feitos e que provavelmente serão feitos após mais análises dos dados obtidos, a detecção eletromagnética e por ondas gravitacionais também trouxe certos mistérios. Um deles é que os raios gamas observados do buraco negro "recém-nascido" eram relativamente fracos. Alguns pesquisadores acham que o motivo para isso é que as observações feitas pelos times de astrônomos envolvidos estavam associadas a um ângulo desfavorecido.

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De qualquer forma, no final, temos que esse espetacular evento deu vida, de vez, à Era das Ondas Gravitacionais na Astronomia. O próximo passo é ver mais desses eventos e começar reais análises estatísticas dos dados acumulados. O Universo abriu uma enorme nova janela de exploração para os humanos.


(1) Artigo Complementar: O que são as Ondas Gravitacionais?

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  • Referências científicas:
    1. http://www.nature.com/news/colliding-stars-spark-rush-to-solve-cosmic-mysteries-1.22829
    2. http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show
    3. https://svs.gsfc.nasa.gov/12740

    Astrônomos detectam a fusão entre duas estrelas de nêutrons a partir de ondas gravitacionais e eletromagnéticas resultantes do violento processo! Astrônomos detectam a fusão entre duas estrelas de nêutrons a partir de ondas gravitacionais e eletromagnéticas resultantes do violento processo! Reviewed by Saber Atualizado on outubro 17, 2017 Rating: 5

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