Quando estrelas de nêutrons colidem, elas explodem como um mini Big Bang: WebCuriosos
Em agosto de 2017, a humanidade observou uma maravilha. Pela primeira vez, pudemos ver duas estrelas de nêutrons colidindo, um evento observado por telescópios ao redor do mundo, alertados pela confusão gravitacional enquanto os dois objetos espiralavam para se fundirem e formarem um buraco negro.
Mesmo nessa altura, sabíamos que aquele evento, uma explosão de quilonova chamada AT2017gfo, nos daria dados científicos suficientes para analisar nos próximos anos. E assim ficou provado. Agora, os cientistas reuniram dados de vários telescópios para reconstruir os dias após a ocorrência da quilonova e a sua bola de fogo em expansão violenta que deu origem a uma enxurrada de elementos pesados.
É um evento que evoluiu, diz uma equipa de investigação liderada pelo astrofísico Albert Sneppen, do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga, de forma muito semelhante ao Big Bang, com uma sopa quente de partículas que arrefeceram e se fundiram em matéria.
“Esta explosão astrofísica desenvolve-se dramaticamente de hora em hora, de modo que nenhum telescópio consegue acompanhar toda a sua história. O ângulo de visão dos telescópios individuais para o evento é bloqueado pela rotação da Terra,” Steppen explica.
“Mas ao combinar as medições existentes da Austrália, da África do Sul e do Telescópio Espacial Hubble podemos acompanhar o seu desenvolvimento em grande detalhe. Mostramos que o todo mostra mais do que a soma dos conjuntos individuais de dados.”
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Uma coisa fascinante que as observações do AT2017gfo mostraram foi a criação de elementos pesados. Muitos elementos são forjados dentro das estrelas, onde os processos de fusão do núcleo esmagam os átomos para formar átomos mais pesados.
Mas há um ponto de corte para isto – as estrelas não conseguem fundir elementos mais pesados que o ferro, porque a energia necessária para o fazer é maior do que a energia produzida pela fusão.
É necessário um evento muito energético para produzir elementos mais pesados, como uma explosão de supernova. AT2017gfo mostrou que as quilonovas de estrelas de nêutrons também são fábricas produtivas de elementos pesados – na luz emitida durante a explosão, os astrônomos detectaram a assinatura de estrôncio.
Steppen e seus colegas levaram esta análise um passo adiante. Ao estudar cuidadosamente vários conjuntos de dados, eles foram capazes de observar a evolução hora a hora da quilonova e a formação de elementos pesados, conhecidos como elementos do processo r, dentro dela.
Quando as duas estrelas de nêutrons colidem, a quilonova inicial das entranhas da estrela de nêutrons explodida é extremamente quente, bilhões de grauscomparável ao calor do Big Bang. Neste ambiente plasmático quente, partículas elementares como os elétrons podem circular livremente, sem ligação.
À medida que a quilonova se expande e esfria, as partículas se juntam e se transformam em átomos. Isto, dizem os pesquisadores, é semelhante a um período inicial da história do Universo conhecido como Época da Recombinação.
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Cerca de 380 mil anos após o Big Bang, o Universo arrefeceu o suficiente para que as partículas que circulavam na sopa de plasma primordial pudessem combinar-se em átomos. A sopa de plasma espalhou a luz em vez de permitir que ela se propagasse, e esta “recombinação” significou que a luz poderia finalmente fluir através do Universo.
O processo de combinação observado na estrela de nêutrons quilonova é muito semelhante ao que pensamos ter acontecido durante a Época da Recombinação, sugerindo que as quilonovas poderiam ser um laboratório poderoso para sondar a evolução do Universo primitivo, em miniatura.
Os investigadores também conseguiram confirmar a presença de estrôncio e ítrio na quilonova em evolução, reforçando o apoio às explosões de quilonova como fonte de elementos pesados no Universo.
“Podemos agora ver o momento em que os núcleos atômicos e os elétrons estão se unindo no brilho residual”, diz o astrofísico Rasmus Damgaard do Instituto Niels Bohr.
“Pela primeira vez que vemos a criação de átomos, podemos medir a temperatura da matéria e ver a microfísica nesta explosão remota. É como admirar três radiações cósmicas de fundo que nos rodeiam por todos os lados, mas aqui, chegamos a vemos tudo de fora. Vemos antes, durante e depois do momento do nascimento dos átomos.”
Agora isso é metal.
A pesquisa foi publicada em Astronomia e Astrofísica.
