Colisão de estrelas de nêutrons cria esfera tão perfeita que impressiona os físicos

Um estudo publicado na revista Nature nesta quarta-feira (15) descreve uma explosão colossal resultante de uma fusão entre duas estrelas de nêutrons que assumiu uma forma esférica surpreendentemente perfeita.

De acordo com a pesquisa, que traz uma nova análise das consequências de uma colisão histórica de estrelas de nêutrons observada em 2017, a explosão de quilonova produzida pelos dois corpos formou uma esfera completamente simétrica – o que deixou os pesquisadores impressionados.

Tanto que eles simplesmente não conseguem entender o porquê, já que esse resultado contradiz todas as suposições anteriores e modelos computacionais de quilonovas.

Para entender:

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• Uma explosão provocada pela colisão de duas estrelas de nêutrons foi observada em 2017;
• Chamada de GW170817, a quilonova (nome dado às explosões de estrelas de nêutrons) foi reanalisada por uma equipe de cientistas europeus;
• O resultado da nova análise surpreendeu os pesquisadores devido à forma esfericamente perfeita que o evento assumiu;
• O evento contradiz tudo o que se sabia até então a respeito das quilonovas;
• Uma enorme quantidade de energia soprando para fora do centro da explosão pode justificar o feito;
• Hipermassividade momentânea pode ser sido a causa do acúmulo de energia.

Ninguém esperava que a explosão fosse assim. Não faz sentido que seja esférico, como uma bola.

Darach Watson, astrofísico do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, e coautor do estudo, para o site Science Alert

No entanto, os cálculos da Watson e sua equipe mostram claramente que isso pode acontecer sim – como aconteceu, indicando que as teorias e simulações de quilonovas que os estudiosos têm considerado nos últimos 25 anos “carecem de física importante”.

Colisões de estrelas de nêutrons são eventos raros de se observar. A captura da explosão GW170817 não foi apenas a primeira como também a mais detalhada até hoje – com uma série de informações sobre o Universo. 

Por exemplo, a de que essas colisões são uma fonte de radiação gama, a luz mais energética do Universo. As explosões de quilonovas resultantes também são fábricas para a produção de elementos pesados, como ouro e platina.

Apesar dessas importantes descobertas, há muito sobre as explosões de quilonovas, no entanto, que ainda não sabemos. Felizmente, foram coletados tantos dados do evento GW170817 que os cientistas ainda estão filtrando as informações relevantes, o que pode levar um bom tempo – e trazer bastante novidade!

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Quilonova perfeitamente esférica

O estudo conduzido pela equipe liderada pelo astrofísico Albert Sneppen, do Instituto Niels Bohr, pretendia compreender a forma dessa quilonova.

A geometria da explosão é ditada pelas propriedades da matéria ultradensa da qual as estrelas de nêutrons consistem. Assim, pode ajudar os cientistas a entender melhor a energia da explosão e outras propriedades da fusão.

“Você tem duas estrelas supercompactas que orbitam uma à outra 100 vezes por segundo antes de entrar em colapso”, explicou Sneppen. “Nossa intuição, e todos os modelos anteriores, dizem que a nuvem de explosão criada pela colisão deve ter uma forma achatada e bastante assimétrica”.

Segundo a pesquisa, a maneira mais provável de tornar a explosão esférica é se uma enorme quantidade de energia soprar para fora do centro da explosão e suavizar uma forma que, de outro jeito, seria assimétrica. “Então, a forma esférica nos diz que, provavelmente, há muita energia no núcleo da colisão, o que não foi previsto”.

Uma possível explicação

Quando duas estrelas de nêutrons colidem, a massa combinada faz com que o objeto recém-formado colapse gravitacionalmente ainda mais, transformando-se em um buraco negro. 

Por um curto período de tempo antes que isso aconteça, no entanto, o objeto pode se tornar uma estrela de nêutrons hipermassiva com um campo magnético extremamente poderoso.

Análises recentes sugerem que foi isso que aconteceu com GW170817. Por apenas um segundo, o objeto foi uma estrela de nêutrons hipermassiva – o que poderia explicar a quilonova esférica, segundo os pesquisadores.

“Talvez uma espécie de ‘bomba magnética’ seja criada no momento em que a energia do enorme campo magnético da estrela de nêutrons hipermassiva é liberada quando a estrela colapsa em um buraco negro”, explica Watson. “A liberação de energia magnética pode fazer com que a matéria na explosão seja distribuída de forma mais esférica. Nesse caso, o nascimento do buraco negro pode ser muito energético”.

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