No dia 25 de abril de 2019, o Observatório LIGO captou o que pareciam ser ondulações gravitacionais de uma colisão de duas estrelas de nêutrons.
© LIGO/A. Simonnet (ilustração da colisão de duas estrelas nêutrons)
O LIGO faz parte de uma rede que inclui o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) e o detector europeu Virgo. Agora, um novo estudo confirma que este evento foi provavelmente o resultado de uma fusão de duas estrelas de nêutrons. Esta seria apenas a segunda vez que este tipo de evento foi observado em ondas gravitacionais.
A primeira observação deste tipo, realizada em agosto de 2017, fez história por ser a primeira vez que tanto ondas gravitacionais como luz foram detectadas a partir do mesmo evento cósmico. A fusão de 25 de abril, por outro lado, não resultou na detecção de qualquer luz. No entanto, através de uma análise apenas dos dados das ondas gravitacionais, foi descoberto que a colisão produziu um objeto com uma massa incomumente alta.
A partir de observações convencionais com luz, já são conhecidos 17 sistemas binários de estrelas de nêutrons na Via Láctea, sendo possível estimar as massas destas estrelas.
As estrelas de nêutrons são os remanescentes de estrelas moribundas que sofrem explosões catastróficas à medida que entram em colapso no final das suas vidas. Quando duas estrelas de nêutrons espiralam uma em direção à outra, sofrem uma fusão violenta que expele ondulações gravitacionais através do tecido do espaço e do tempo.
O LIGO tornou-se o primeiro observatório a detectar diretamente ondas gravitacionais em 2015; nesse caso, as ondas foram geradas pela feroz colisão de dois buracos negros. Desde então, o LIGO e o Virgo detectaram dúzias de candidatos a fusões de buracos negros.
A fusão de estrelas de nêutrons de agosto de 2017 foi captada pelos dois detectores LIGO, um em Livingston, no estado norte-americano de Louisiana, e o outro em Hanford, Washington, juntamente com uma série de telescópios espalhados por todo o mundo (as colisões de estrelas de nêutrons produzem luz e pensa-se que as colisões de buracos negros não). Esta fusão não foi visível claramente nos dados do Virgo, mas esse fato forneceu informações importantes que finalmente identificaram a localização do evento no céu.
O evento de abril de 2019 foi identificado pela primeira vez em dados apenas do detector LIGO Livingston. O detetor LIGO Hanford estava no momento temporariamente offline e, a uma distância de mais de 500 milhões de anos-luz, o evento era fraco demais para ser detectável nos dados do Virgo. Usando os dados de Livingston, combinados com informações derivadas dos dados do Virgo, a equipe reduziu a localização do evento para uma região do céu com mais de 8.200 graus quadrados em tamanho, ou cerca de 20% do céu. Em comparação, o evento de agosto de 2017 foi reduzido a uma região de apenas 16 graus quadrados, ou 0,04% do céu.
Os dados do LIGO revelam que a massa combinada dos corpos fundidos é de aproximadamente 3,4 vezes a massa do nosso Sol. Na Via Láctea, os sistemas binários de estrelas de nêutrons conhecidos combinam massas até 2,9 vezes a do Sol. Uma possibilidade para a massa extraordinariamente alta é que a colisão ocorreu não entre duas estrelas de nêutrons, mas entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro, já que os buracos negros são mais massivos que as estrelas de nêutrons. Mas se fosse esse o caso, o buraco negro teria que ser excepcionalmente pequeno para a sua classe. Ao invés, os cientistas pensam que é muito mais provável que o LIGO tenha testemunhado a destruição de duas estrelas de nêutrons.
Pensa-se que os pares de estrelas de nêutrons se formem de duas maneiras possíveis. Podem formar-se a partir de sistemas binários de estrelas massivas que terminam as suas vidas como estrelas de nêutrons, ou podem surgir quando duas estrelas de nêutrons formadas separadamente se agrupam num ambiente estelar denso. Os dados do LIGO para o evento de 25 abril não indicam qual dos cenários é o mais provável, mas sugerem que são necessários mais dados e novos modelos para explicar a massa inesperadamente alta da fusão.
Os resultados foram apresentados no passado dia 6 de janeiro na 235.ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Honolulu, Havaí. O estudo foi submetido à revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: California Institute of Technology
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