Astrofísicos brasileiros encontram uma das explosões mais isoladas já registradas no Universo
A explosão encontrada por brasileiros ocorreu a cerca de 130 mil anos-luz da galáxia hospedeira, uma distância comparável ao diâmetro da Via Láctea.
Kilonovas são explosões extremamente energéticas produzidas pela fusão de dois objetos compactos. Esses objetos compactos são, geralmente, duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro. Esses sistemas binários perdem energia na forma de ondas gravitacionais ao longo de milhões ou bilhões de anos, fazendo com que suas órbitas se encolham gradualmente. Quando esses objetos colidem, a matéria é ejetada a velocidades relativísticas para o espaço.
Essa matéria aquecida produz um brilho observável em diferentes comprimentos de onda. Essa energia liberada por uma kilonova é consequência das condições extremas presentes durante a fusão. As estrelas de nêutrons são objetos muito densos, contendo massas comparáveis à do Sol comprimidas em apenas algumas dezenas de quilômetros de diâmetro. Quando esses corpos colidem, parte da massa é convertida em energia e uma intensa emissão de radiação é produzida.
Um novo estudo realizado por astrônomos brasileiros chamou a atenção dos astrônomos não apenas pela observação de uma kilonova, mas pelo local onde ela ocorreu. O evento foi detectado a cerca de 130 mil anos-luz de sua galáxia hospedeira, uma distância comparável ao diâmetro do disco da Via Láctea. A área apresenta baixa densidade de estrelas, o que torna difícil explicar como o sistema binário responsável pela explosão chegou até lá. Agora os pesquisadores buscam entender como um evento tão energético ocorreu em uma região tão isolada do espaço.
Kilonovas
As kilonovas são explosões produzidas pela fusão de duas estrelas de nêutrons ou, em alguns casos, de uma estrela de nêutrons com um buraco negro. Esses sistemas binários orbitam um ao outro durante milhões ou bilhões de anos enquanto perdem energia na forma de ondas gravitacionais. Com o tempo, as órbitas encolhem até que os dois objetos colidem de maneira energética. A fusão libera uma enorme quantidade de energia e ejeta matéria a velocidades que podem atingir uma fração da velocidade da luz.
As kilonovas também desempenham um papel na origem de muitos dos elementos químicos mais pesados encontrados na natureza. Durante a colisão, grandes quantidades de nêutrons são liberadas, criando condições ideais para um mecanismo de nucleossíntese que forma núcleos atômicos pesados. Elementos como ouro, platina, urânio e outros metais raros podem ser produzidos nesse ambiente extremo. Após a explosão, esse material é disperso pelo espaço interestelar e passa a integrar futuras gerações de estrelas.
GRB 230307A
Em março de 2023, astrônomos registraram o evento GRB 230307A, um dos flashes de raios gama mais brilhantes já observados. A explosão liberou, em poucos minutos, uma quantidade de energia comparável à emitida pelo Sol durante toda a sua existência. Análises indicaram que o fenômeno foi provavelmente uma kilonova produzida pela fusão de duas estrelas de nêutrons. Observações posteriores realizadas pelo telescópio James Webb confirmaram que se tratava de uma fusão de estrelas de nêutrons.
No entanto, o que mais chamou a atenção nessa descoberta foi a localização da kilonova. O evento ocorreu a aproximadamente 130 mil anos-luz da galáxia hospedeira, uma distância maior que o próprio diâmetro do disco estelar da galáxia. Isso se tornou um mistério porque sistemas binários de estrelas de nêutrons normalmente se formam em regiões ricas em estrelas. A análise da estrutura e da dinâmica da galáxia não encontrou evidências de interações recentes que pudessem explicar a posição da explosão.
Como ela foi parar lá?
Para explicar a posição extremamente distante da kilonova GRB 230307A, os pesquisadores investigaram a possibilidade de que o sistema tivesse se formado em um aglomerado globular. Esses aglomerados são concentrações densas de estrelas que orbitam as regiões externas das galáxias. Como a explosão ocorreu muito além do disco estelar da galáxia hospedeira, essa hipótese parecia natural. No entanto, observações do James Webb não encontraram evidência de um aglomerado globular na posição da kilonova.
A segunda hipótese considera que o sistema binário de estrelas de nêutrons tenha sido ejetado da galáxia após as explosões de supernova que deram origem às duas estrelas de nêutrons. Quando uma estrela massiva explode, assimetrias na explosão podem acelerar a estrela de nêutrons recém-formada a centenas de quilômetros por segundo. Embora esse cenário seja fisicamente plausível, ele também é raro. Usando modelos da galáxia hospedeira e sistemas binários simulados, os pesquisadores encontraram que apenas cerca de 0,1% dos casos reproduziam as condições observadas.
CBPF
O trabalho foi realizado por pesquisadores do Centro Brasileiro de Pesquisas em Física (CBPF) que têm desempenhado um papel importante na pesquisa de fenômenos astrofísicos extremos, incluindo o estudo de kilonovas. A instituição reúne pesquisadores especializados em astrofísica teórica, observacional e em análise de grandes conjuntos de dados astronômicos. Como resultado, a instituição consolidou sua presença em projetos científicos de relevância internacional.
Um ponto que chama a atenção é a participação do CBPF em estudos envolvendo o telescópio James Webb. Atualmente, o James Webb é um dos telescópios mais relevantes dentro da Astronomia quando se fala de observações detalhadas no infravermelho. O James Webb oferece sensibilidade para investigar kilonovas, permitindo analisar a composição química do material ejetado e identificar elementos pesados produzidos durante a fusão de estrelas de nêutrons.
Referência da notícia
Bom et al. 2026 Probing the Origin of the Kilonova Candidate GRB 230307A: Analysis of Host Galaxy and Offset The Astrophysical Journal Letters