Colisão de estrelas de neutrôns é observada pela primeira vez

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Duas estrelas do tamanho do Plano Piloto em Brasília, mas com cerca de 10% a 60% mais massa do que o Sol, foram alvo do fetiche de astrônomo...

Duas estrelas do tamanho do Plano Piloto em Brasília, mas com cerca de 10% a 60% mais massa do que o Sol, foram alvo do fetiche de astrônomos do mundo todo que acompanharam todo o ritual de acasalamento até o beijo fatal que culminou em um explosão de quilonova jamais observada antes.

Pesquisa histórica consegue mobilizar dezenas de observatórios terrestres e espaciais e registrar a fusão de estrelas de nêutrons em luz e ondas gravitacionais, resultando em um dos eventos astrofísicos mais bem documentados de todos os tempos.

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Essa fusão de estrelas de nêutrons liberou ondas gravitacionais e emissões em todas as faixas do espectro eletromagnético e conseguiu unir, em uma intensa, ainda que discreta, colaboração científica ao longo dos últimos dois meses, dezenas de observatórios na Terra e no espaço para produzir um estudo sem precedentes na história da astrofísica. Cujo produto acaba de ser divulgado, no início da tarde desta segunda-feira (16/10).
“É um dia histórico que marca o início de uma nova era.” Roberto Battiston. Presidente da Agência Espacial Italiana (ASI)
Por meio de várias conferências, comunicados à imprensa e artigos científicos equipes de pesquisa do mundo todo anunciaram uma descoberta histórica: pela primeira vez, astrônomos do observatório Ligo, nos EUA, em parceria com o detector europeu Virgo, na Itália, captaram ondas gravitacionais originadas a partir do encontro de duas estrelas de nêutrons.

E o anúncio veio apenas poucos dias depois dos criadores do Ligo, Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, terem ganho o Nobel de Física de 2017 pela descoberta das ondas gravitacionais em 2016. Mostrando que o projeto já ocupa um papel central da pesquisa astronômica do século XXI.

Ao perceberem que a fusão estava ocorrendo, os cientistas do Ligo alertaram colegas de cerca de 70 observatórios diferentes para que mirassem seus telescópios nela — e coletassem dados em luz visível e nas mais diversas faixas do espectro eletromagnético. Foi a primeira vez que um evento cósmico cataclísmico pôde ser estudado nos mínimos detalhes a partir de dois mensageiros distintos: as ondas gravitacionais e os fótons, inaugurando a era da "astronomia multimensageiro".

Os cientistas já haviam conseguido fazer quatro detecções de ondas gravitacionais. Todas elas provenientes da fusão de buracos negros, que possuem três características que possibilitam essa detecção:

  1. são muito pesados (ou "massivos").
  2. são extremamente compactos (toda sua massa se concentra em um espaço muito menor do que a cabeça de um alfinete, sendo os objetos mais compactos do Universo).
  3. Em seu estágio final de fusão, eles orbitam na frequência ideal para serem detectados.
Pois além dos buracos negros, um dos poucos objetos que combinam esses fatores são as estrelas de nêutrons. Nenhuma outra estrela é tão densa e compacta: elas podem ter até três vezes a massa do Sol concentrada em uma bola de 20 km de diâmetro.


Essas estrelas são formadas quando uma estrela perde o combustível que sustenta suas reações nucleares e sua enorme gravidade colapsa a sua massa até que ela exploda em supernova. Nesse ponto podem ocorrer uma de duas coisas: Se for uma estrela muito pesada, com dezenas de vezes a massa do Sol, ela vira um buraco negro. Sendo menor, ela vira uma estrela de nêutrons.

Nesse último caso, os nêutrons passam a sustentar a estrutura da estrela, produzindo um intenso campo magnético e girando muito rápido, várias vezes por segundo.

Nesse sistema binário em questão, os objetos se fundiram em uma galáxia não tão distante há cerca de 130 milhões de anos.  Nessa época os dinossauros ainda perambulavam pela Terra. 

A colossal gravidade entre os dois os aproximava mais e mais enquanto espiralavam, torciam e retorciam o espaço-tempo nas proximidades como gelatina. E nos derradeiros 100 segundos antes deles se fundirem em um único objeto ultradenso, foi liberada uma quantidade quase inimaginável de energia sob a forma de poderosas ondas gravitacionais que viajariam por todo o Universo.
“As detecções anteriores que havíamos feito a partir de buracos negros duraram apenas alguns segundos, mas esta pode ser observada por quase um minuto.” David Shoemarker. Pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, EUA, durante coletiva de imprensa internacional
Esse evento mobilizou astrônomos do mundo inteiro (cerca de 1,2 mil cientistas e 70 observatórios) com seus telescópios e interesses diversos, e que normalmente não colaborariam entre si.


Tanto que o artigo principal, que resume todas as observações, publicado no The Astrophysical Journal Letters, contem mais de 3 mil autores. 

E tudo aconteceu de modo tão coreografado e espontâneo, como torcedores em uma partida de tênis que observam a mesma bolinha de diferentes ângulos e até diferentes óculos, que permitiu matar vários coelhos espaciais com uma única cajadada sideral: Os cientistas conseguiram comprovar que as rajadas curtas de raios gama são frutos da fusão e estrelas de nêutrons e também que elementos pesados como chumbo, ouro e platina são mais abundantes no Universo do que o previsto. Ficou provado que o excesso é sintetizado pelas condições extremas das quilonovas. Além disso, eles confirmaram que as ondas gravitacionais viajam na velocidade da luz, algo que já havia sido previsto por Einstein mais de 100 anos atrás.

Uma outra colisão de estrelas de neutrôns detectada em 2013, teria produzido o equivalente a 100 vezes a massa do Sol de material e cerca de 10 vezes a massa da Lua em ouro.

Um dos telescópios terrestres capazes de identificar contrapartida óptica do evento foi o T-80, financiado 100% pelo Brasil e instalado no Deserto do Atacama, no Chile. 
“Pudemos ver o pontinho luminoso e acompanhar a diminuição do seu brilho durante algumas horas quase um dia e meio após a detecção das ondas.” Thiago Signorini Gonçalves. Pesquisador da UFRJ e coordenador de comunicação da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB)
No total, 18 cientistas brasileiros participaram da investigação por seis instituições nacionais – o Brasil investiu mais de 2,5 milhões de dólares (8 milhões de reais) no projeto. Somando os pesquisadores que participaram por instituições de fora do país, foram 60 brasileiros envolvidos na descoberta.

“Não sabemos exatamente qual vai ser o impacto [dessa descoberta] no futuro. (...) Mas temos uma certeza: este é um episódio único e, por trás desse processo, há todo um desenvolvimento tecnológico que vai se reverter não só para a astronomia, mas também para várias áreas. O desenvolvimento tecnológico necessário para chegar neste ponto acaba tendo impacto tremendo em todas as áreas do conhecimento, inclusive nas ciências da saúde.” Pedro Dias. Diretor do Instituto de Astronomia e Geofísica da USP, durante coletiva de imprensa organizada pela SAB.
Fonte: Veja, Terra, Galileu, G1
[Visto no Brasil Acadêmico]

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