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A equipe acha que o magnetar perdeu energia na forma de um vento emissor de raios-X, diminuindo sua velocidade de rotação à medida que a fonte se desvanecia. A quantidade de emissão de raios X manteve-se aproximadamente constante no brilho dos raios X durante cerca de 30 minutos, depois diminuiu no brilho em mais do que um fator de 300 ao longo de 6,5 horas antes de se tornar indetectável. Isso mostrou que a fusão de estrelas de nêutrons produziu uma nova e maior estrela de nêutrons e não um buraco negro.
Uma explosão brilhante de raios-X foi descoberta pelo Chandra X-ray Observatory da NASA em uma galáxia de 6,6 bilhões de anos-luz da Terra.
Este evento provavelmente sinalizou a fusão de duas estrelas de nêutrons e poderia dar aos astrônomos uma nova visão de como as estrelas de nêutrons - objetos estelares densos repletos de nêutrons - são construídos.
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Crédito: Raio X: NASA / CXC / Uni. da Ciência e Tecnologia da China / Y. Xue et al; Óptica: NASA / STScI
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Quando duas estrelas de nêutrons se fundem, produzem jatos de partículas de alta energia e radiação disparada em direções opostas. Se o jato é apontado ao longo da linha de visão para a Terra, um flash ou explosão de raios gama pode ser detectado. Se o jato não estiver apontado em nossa direção, um sinal diferente é necessário para identificar a fusão.
A detecção de ondas gravitacionais - ondulações no espaço-tempo - é um desses sinais. Agora, com a observação de um clarão de raios-X, os astrônomos encontraram outro sinal, e descobriram que duas estrelas de nêutrons provavelmente se fundiram para formar uma nova estrela de nêutrons mais pesada e rápida, com um campo magnético extraordinariamente forte.
"Encontramos uma maneira completamente nova de identificar uma fusão de estrelas de nêutrons", disse Yongquan Xue, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e principal autor de um artigo publicado na Nature. "O comportamento desta fonte de raios-x corresponde ao que um dos membros da nossa equipe previu para esses eventos."
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| Crédito: Raio X: NASA / CXC / Uni. da Ciência e Tecnologia da China / Y. Xue et al; Óptica: NASA / STScI |
Chandra observou a fonte, apelidada de XT2, quando apareceu de repente e desapareceu depois de cerca de sete horas. A fonte está localizada no Chandra Deep Field-South, a mais profunda imagem de raios-X já capturada que contém quase 12 semanas de observação do Chandra. , tomadas em vários intervalos ao longo de vários anos. A fonte apareceu em 22 de março de 2015 e foi descoberta mais tarde na análise de dados de arquivo.
"A descoberta fortuita de XT2 faz outro forte argumento de que a fecundidade da natureza transcende repetidamente a imaginação humana", disse o co-autor Niel Brandt, da Universidade Estadual da Pensilvânia, e principal pesquisador do relevante campo Chandra Deep-South.
Os pesquisadores identificaram a provável origem do XT2 estudando como sua luz de raios X variava com o tempo e comparando esse comportamento com as previsões feitas em 2013 por Bing Zhang, da Universidade de Nevada, em Las Vegas, um dos autores correspondentes do artigo. Os raios X mostravam uma assinatura característica que combinava com aquelas previstas para um magnetar recém-formado - uma estrela de nêutrons girando em torno de centenas de vezes por segundo e possuindo um campo magnético tremendamente forte, cerca de um quatrilhão de vezes o da Terra.
Crédito: Raio X: NASA / CXC / Uni. da Ciência e Tecnologia da China / Y. Xue et al; Óptica: NASA / STScI
Este resultado é importante porque dá aos astrônomos a chance de aprender sobre o interior das estrelas de nêutrons, objetos tão densos que suas propriedades nunca poderiam ser replicadas na Terra.
"Não podemos jogar estrelas de nêutrons juntas em um laboratório para ver o que acontece, então temos que esperar até que o Universo faça isso por nós", disse Zhang. "Se duas estrelas de nêutrons podem colidir e uma estrela de nêutrons pesada sobrevive, isso nos diz que sua estrutura é relativamente rígida e resiliente".
As fusões de estrelas de neutrões têm se destacado nas notícias desde que o avançado Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) detectou ondas gravitacionais a partir de uma em 2017. Essa fonte, conhecida como GW170817, produziu uma explosão de raios gama e um brilho na luz detectado por muitos. outros telescópios, incluindo o Chandra. A equipe de Xue acha que o XT2 também teria sido uma fonte de ondas gravitacionais, no entanto, ocorreu antes que o Advanced LIGO iniciasse sua primeira corrida de observação, e estava muito distante para ter sido detectado em qualquer caso.
A equipe de Xue também considerou se o colapso de uma estrela massiva poderia ter causado XT2, ao invés de uma fusão de estrelas de nêutrons. A fonte está na periferia de sua galáxia, que se alinha com a ideia de que as explosões de supernova que deixaram para trás as estrelas de nêutrons os expulsaram do centro alguns bilhões de anos antes. A própria galáxia também tem certas propriedades - incluindo uma baixa taxa de formação estelar comparada a outras galáxias de massa similar - que são muito mais consistentes com o tipo de galáxia onde se espera que ocorra a fusão de duas estrelas de nêutrons. e estão associados a altas taxas de formação de estrelas.
"As propriedades da galáxia hospedeira do XT2 de fato aumentam nossa confiança em explicar sua origem", disse o coautor Ye Li, da Universidade de Pequim.
A equipe estimou a taxa na qual eventos como XT2 devem ocorrer e descobriu que concorda com a taxa deduzida da detecção de GW170817. No entanto, ambas as estimativas são altamente incertas, pois dependem da detecção de apenas um objeto cada, portanto, mais exemplos são necessários.
"Começamos a analisar outros dados do Chandra para ver se fontes semelhantes estão presentes", disse o coautor Xuechen Cheng, também da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. "Assim como com essa fonte, os dados contidos em arquivos podem conter alguns tesouros inesperados."
Fonte: NASA / Xandra X-ray