Colisão de estrelas de nêutrons cria ondas gravitacionais de ouro

As ondas, causadas pela colisão de duas estrelas de nêutrons há cerca de 130 milhões de anos, foram detectadas pela primeira vez em agosto pelos Observatórios de Ondas Gravitacionais de Interferômetro de Laser, conhecidos como LIGO, no estado de Washington e Louisiana, bem como em um terceiro detector, chamado Virgem , Na Itália.
Pela primeira vez, observaram-se duas estrelas de nêutrons em uma galáxia próxima envolvendo uma dança espiral da morte em torno de uma outra até que colidiram. O que resultou dessa colisão é chamado de descoberta “sem precedentes” que está inaugurando uma nova era de astronomia, disseram cientistas nesta segunda-feira.
“Agora podemos preencher mais alguns azulejos no quebra-cabeça que é a história do nosso universo”, disse Laura Cadonati, porta-voz adjunta da LIGO Scientific Collaboration e professora na escola de física do Georgia Tech.
A colisão criou a primeira instância observada de uma única fonte que emite ondulações no espaço-tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, bem como a luz, que foi lançada sob a forma de uma explosão de raios gama de dois segundos. A colisão também criou elementos pesados, como ouro, platina e chumbo, espalhando-os pelo universo em um kilonova semelhante a uma supernova – após a bola de fogo inicial.
Está sendo saudado como a primeira instância conhecida da astrofísica multi-messenger: uma fonte no universo que emite dois tipos de ondas, gravitacionais e eletromagnéticas.
As conferências de imprensa foram realizadas em todo o mundo e uma grande quantidade de trabalhos de pesquisa foram publicados segunda-feira para detalhar a descoberta, que foi capturada pelo espaço e telescópios terrestres em 17 de agosto. Estes trabalhos e conferências incluem representantes para milhares de cientistas, 70 observatórios e detectores de onda gravitacional LIGO e Virgo que participaram de um dos eventos astronômicos mais observados e estudados de nosso tempo. Um artigo inclui milhares de autores que compõem 35% da comunidade de astronomia global.
As ondas gravitacionais foram primeiro detectadas diretamente há dois anos, comprovando a teoria da relatividade geral de Albert Einstein e, recentemente, três cientistas receberam o Prêmio Nobel de Física pelo seu trabalho naquela primeira detecção. Essas ondas gravitacionais foram o resultado de dois buracos negros colidindo, e o sinal durou apenas uma fração de segundo. Como os buracos negros não emitem luz, essas ondas eram invisíveis e apenas “ouvidas” como baterias.

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Esta descoberta de duas estrelas de nêutrons colidindo para criar o mesmo tipo de ondas, além da luz, permitiu que os astrônomos estudassem ondas gravitacionais de uma nova maneira. O sinal durou 100 segundos, proporcionando-lhes ainda mais dados e informações. Ele revelou que ondas de luz e gravitacional viajam na mesma velocidade.
“Agora, podemos usar esse tipo de evento para medir a taxa de expansão do universo”, disse Marcelle Soares-Santos, professora assistente da Universidade Brandeis e pesquisadora do Centro Fermilab de Astrofísica de Partículas.
Vicky Kalogera, líder em astrofísica da LIGO Scientific Collaboration, comparou detecções anteriores de ondas gravitacionais com uma tempestade em uma sala sem janelas – apenas ouvindo o trovão. Esta detecção foi como experimentar uma tempestade em uma sala com janelas, mudando tudo o que os cientistas achavam que eles conheciam.
Kalogera também é co-fundador e atual diretor da CIERA, o Centro de Pesquisa Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica, um centro de pesquisa dotado da Universidade Northwestern.
“O impacto para a astrofísica é equivalente à transição de assistir a um conjunto de imagens estáticas em preto e branco para se sentar em um cinema 3D-IMAX: é uma experiência multissensorial do universo”, disse Cadonati.
Teorias e mistérios foram testados e revelados nesta rara observação. Eventos como este acontecem menos de 100 vezes por milhão de anos em uma galáxia. Mas os detectores LIGO e Virgo tornar-se-ão mais sensíveis no futuro para procurar eventos semelhantes em dezenas de milhões de galáxias.
“Este foi o ponto culminante de uma série de áreas diferentes em astronomia e física, juntando-se em um evento incrível”, disse Tony Piro, o acadêmico Distinto de George Ellery Hale em Astrofísica Teórica nos Observatórios de Carnegie.
Em colaboração com a UC Santa Cruz, os Observatórios da Carnegie foram os primeiros no mundo a descobrir este evento. Eles foram capazes de coletar dados iniciais logo antes, durante e após a colisão e estudá-lo com mais detalhes.
A descoberta confirma que explosões de raios gama podem resultar da colisão de estrelas de nêutrons, bem como que elementos pesados ​​são criados como resultado de colisões violentas entre as estrelas. Ele confirma como são essas estrelas de nêutrons quando colidem. E confirma que as ondas gravitacionais e a luz podem acontecer juntos.
“Este evento singular finalmente resolve todos esses problemas, reunindo todos esses mistérios ao mesmo tempo”, disse Piro.

O que são estrelas de nêutrons?

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As estrelas de neutrons são as mais pequenas do universo, com um diâmetro comparável ao tamanho de uma cidade como Chicago ou Atlanta. Eles são os remanescentes restos de supernovas. Mas eles são incrivelmente densos, com massas maiores do que a do nosso sol. Então pense no sol, comprimido em uma grande cidade. Agora, pense em dois deles violentamente se estreitando um para o outro.
“Esta é mais energia do que foi liberada pelo sol durante toda a sua vida, e isso foi lançado durante apenas dezenas de segundos quando as estrelas de nêutrons [espiraladas] juntas”, disse Piro.
Como os elementos pesados ​​acabaram na Terra?
As pessoas tendem a pensar que todos os elementos da tabela periódica se formam na natureza, como nos centros das estrelas, mas não é verdade, disse Kalogera.
Isso ocorre apenas até o nível de ferro. Qualquer coisa mais pesada do que isso não pode ser formada naturalmente; Isso resulta de colisões violentas de estrelas densas ou explosões durante o colapso de estrelas maciças. Isso foi o que os astrônomos testemunharam durante essa colisão particular. Aqueles metais pesados ​​foram disparados para longe da colisão.
Essas colisões são responsáveis ​​pela metade dos elementos pesados ​​do universo.
Os elementos pesados ​​estão dispersos no gás em galáxias, que se estabelece e se condensa para formar estrelas e discos em torno das estrelas. Isso forma planetas, e os planetas têm ouro neles – o que nós minhamos na Terra, disse Kalogera.
Como muitos astrônomos testemunharam o mesmo evento?
A ciência é um esporte em equipe, disse Kalogera.
Quando Virgo e LIGO detectaram o sinal das ondas gravitacionais em agosto, um alerta foi enviado para observatórios em todo o mundo. Eles embarcaram em uma missão para identificar onde, no céu, o sinal estava vindo para que pudessem observá-lo em detalhes, especialmente quando perceberam que era acompanhada por uma explosão de raios gama.
Qualquer cientista envolvido nos segundos, dias e semanas após essa detecção admite que eles dormiram pouco desde então. Para eles, é uma descoberta única na vida.
Quais são os mistérios?
Qualquer grande descoberta deixa novas questões em seu rastro, e esta não é exceção. Os astrônomos continuarão a estudar os dados obtidos nesta descoberta.
Eles querem saber o que a fusão dessas duas estrelas criou, seja um buraco negro ou uma estrela de nêutrons maior. Eles também querem saber por que o estouro de raios gama foi fraco, dado que ocorreu em uma galáxia vizinha e deveria ter aparecido muito mais brilhante.
“A imagem que a maioria das pessoas tem é que a explosão de raios gama foi fraca porque foi vista fora do eixo”, disse Piro. “A emissão de raios gama é altamente irradiada, então, se você não estiver olhando diretamente para o barril do jato relativista, então você não verá o poder total da explosão”.
E é claro, os astrônomos querem observar mais eventos como este para saber o quanto é raro.(CNN)

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