Astrônomos podem ter testemunhado o nascimento de um magnetar pela primeira vez

Foto: NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State University

Algumas estrelas do universo terminam suas vidas na forma de magnetares, um dos objetos mais energéticos do cosmos. Seus campos magnéticos são um quatrilhão de vezes mais poderosos que os da Terra e sua atrações gravitacionais chegam a um bilhão de vezes a do nosso planeta. Mas os astrônomos ainda não têm muita certeza sobre como esses titãs raros se formam. Mas pode ser que os cientistas tenham visto o nascimento de um deles há seis meses.

Em 22 de maio de 2020, o telescópio orbital Swift, da NASA, detectou um flash de raios gama — a forma de luz de mais alta energia — e enviou um alerta para astrônomos na Terra. A rajada de raios gama (GRB) foi catalogada como GRB200522A, dada a data. O flash durou menos de um segundo, indicando que poderia ter sido o resultado da colisão entre duas estrelas de nêutrons. Caso fosse uma rajada de dois segundos ou mais, os cientistas saberiam que se tratava do colapso do núcleo de uma estrela massiva.

As observações apontaram que o GRB200522A aconteceu em uma galáxia pequena, e que a luz levou 5,5 bilhões de anos para chegar à Terra. Isso seria mais de um terço do trajeto para atravessar todo o universo observável. Bem, um evento GRB como este é raro, mas os astrônomos sabem que o mais provável que é isso resulte em um buraco negro. Mas as coisas ficaram mais estranhas conforme os dados de outros instrumentos chegaram às mãos dos pesquisadores. Eles estavam diante de algo peculiar.

Imagens do GRB 200522A mostram que ele desaparece rapidamente em apenas alguns dias. A marcação lilás mostra a posição medida usando o Hubble e o círculo azul é do Telescópio Swift
(Imagem: Reprodução/Fong)

Os astrônomos foram então surpreendidos ao medir o brilho no infravermelho. Acontece que, em uma colisão de estrelas de nêutrons, a explosão resultante expele uma grande quantidade de material extremamente quente e denso em altíssima velocidade. O processo de fusão cria elementos como ouro, platina, entre outros, e libera ainda mais energia, fazendo com que o material se aqueça e brilhe ainda mais. Essa energia é chamada de kilonova — mais poderosa do que uma nova, mas menos do que uma supernova. No caso do GRB200522A, o brilho no infravermelho foi dez vezes o que normalmente é visto de um kilonova.

Bem, isso foi estranho, mas não parou por aí. Os raios X e a emissão de rádio diminuíram de uma maneira inesperada, ao contrário do que normalmente acontece em uma explosão curta de raios gama. As observações não batiam com os modelos, então aquele não era um evento comum. O fato do brilho residual ser muito mais poderoso do que um kilonova normal é inquietante caso você espere por um buraco negro se formando a partir da colisão das estrelas de nêutrons. Afinal, buracos negros não deixariam isso acontecer. Mas e quanto a um magnetar?

Bem, por enquanto não há meios de comprovar o que realmente resultou dessa colisão, mas os cientistas cogitam seriamente que se trata de um magnetar, e montaram um modelo do que teria acontecido durante o evento.

Um magnetar é uma estrela de nêutrons maciça com um magnetismo absurdamente poderoso. À medida que gira rapidamente, seu campo magnético deve ter transferido energia para o material ao seu redor — material este proveniente da explosão que as duas estrelas causaram ao colidirem entre si — fazendo com que o brilho tivesse muito mais intensidade do que se um buraco negro tivesse se formado. Mais 5 bilhões de anos tiveram que se passar até que a luz desse evento chegasse até as lentes do telescópio Swift.

Wen-fai Fong, que liderou a pesquisa, discutiu outras possibilidades com sua equipe. Além de um magnetar, eles cogitaram que a colisão também poderia criar uma estrela de nêutrons supermassiva com um campo magnético muito poderoso, por exemplo. Mas há um jeito de descobrir se foi de fato um magnetar: caso o material ejetado pela explosão produza uma luz que possa aparecer em comprimentos de onda de rádio, a equipe poderá comprovar que ocorreu o processo de transferência de energia magnética para o material proveniente da explosão. Para averiguar isso, eles terão que continuar observando o objeto por um bom tempo.

O papel do Hubble

Embora a primeira detecção deste evento tenha sido feita pelo Swift, foi graças ao Telescópio Espacial Hubble que os astrônomos perceberam que havia algo incomum acontecendo. Sem os dados de infravermelho do Hubble, a equipe da NASA teria apenas uma rajada de raios gama como qualquer outro, e poderia supor que o resultado da colisão de estrelas de nêutrons foi um buraco negro.

O que tornou a explosão GRB200522A realmente peculiar foi a informação de que a radiação infravermelha era dez vezes superior à de uma kilonova, embora inferior a uma supernova, e foi graças ao Hubble que os pesquisadores conseguiram essa informação. O copesquisador do estudo Tanmoy Laskar contou que quando sua equipe obteve os dados do infravermelho, tiveram que “mudar completamente o processo de pensamento, porque as informações que Hubble adicionou nos fizeram perceber que tínhamos que descartar nosso pensamento convencional e que havia um novo fenômeno acontecendo”.

Se o GRB200522A realmente foi o flash do nascimento de um magnetar, será o primeiro a ter sido testemunhado pelos astrônomos. Isso seria um impressionante avanço para a compreensão desses objetos raros.

Fonte: Canaltech NASA, Bad Astronomy

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