Em agosto de 2017, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) detectou ondas que se acredita serem causadas por uma fusão de estrelas de nêutrons. Esse evento "kilonova", conhecido como GW170817, foi o primeiro evento astronômico a ser detectado nas ondas gravitacionais e eletromagnéticas - incluindo luz visível, raios gama, raios X e ondas de rádio.
Nos meses que se seguiram, os telescópios em órbita e terrestres em todo o mundo observaram o GW170817 para ver o que resultou dele. De acordo com um novo estudo realizado por uma equipe internacional de astrônomos, a fusão produziu um jato estreito de material que chegou ao espaço interestelar a velocidades próximas à velocidade da luz.
O estudo que descreve suas descobertas, intitulado "Movimento superluminal de um jato relativístico na fusão de estrelas de nêutrons GW170817", apareceu recentemente na revista Natureza. O estudo foi liderado por Kunal Mooley, Jansky Research Fellow da Caltech e pelo National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Adam Deller, do OzGrav e do Centro de Astrofísica e Supercomputação da Universidade Swinburne; e Ore Gottlieb, um estudante de doutorado da Universidade de Tel Aviv.
A eles se juntaram membros do NRAO, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), do Observatório Espacial Onsala, da Universidade Hebraica de Jerusalém, da Texas Tech University e da Universidade de Princeton. Para o estudo, a equipe combinou dados do Very Long Baseline Array (VLBA) da NSF, do Very Large Array (VLA) de Karl G. Jansky e do Telescópio do Banco Verde Robert C. Byrd (GBT).
Usando esses dados, eles foram capazes de resolver um mistério de longa data sobre a fusão, que era se ela havia ou não produzido um jato de material fluindo de seus pólos. Os cientistas suspeitaram que esse fosse o caso, porque esses jatos são necessários para produzir as explosões de raios gama que se acredita serem causadas pela fusão de pares de nêutrons e estrelas.
Depois de observar o objeto 75 dias após a fusão e depois de 230 dias, a equipe descobriu que uma região de emissão de rádio da fusão havia se movido em velocidades incríveis. Essas observações só poderiam ser explicadas pela presença de um jato poderoso. Como o Dr. Mooley explicou em um comunicado de imprensa da NRAO:
“Medimos um movimento aparente quatro vezes mais rápido que a luz. Essa ilusão, chamada movimento superluminal, ocorre quando o jato é apontado quase em direção à Terra e o material no jato está se aproximando da velocidade da luz. ”
"Com base em nossa análise, este jato provavelmente é muito estreito, com no máximo 5 graus de largura e foi apontado a apenas 20 graus da direção da Terra", acrescentou Adam Deller. "Mas, para corresponder às nossas observações, o material do jato também precisa explodir para fora a mais de 97% da velocidade da luz."
A partir desses novos dados, surgiu um novo cenário que explica o que aconteceu após o evento kilonova. Essencialmente, a fusão causou uma explosão que impulsionou uma camada esférica de detritos para fora. Enquanto isso, as estrelas de nêutrons fundidas entraram em colapso para formar um buraco negro que começou a puxar o material em sua direção. Isso resultou na queda de material em um disco que gira rapidamente em torno do buraco negro, o que gerou um par de jatos disparando para fora de seus polos.
Como apontou Gregg Hallinan, da Caltech, o posicionamento dos jatos foi muito positivo. "Tivemos a sorte de poder observar esse evento, porque se o jato tivesse sido apontado para muito mais longe da Terra, as emissões de rádio teriam sido muito fracas para serem detectadas", disse ele.
Os dados dessas últimas observações também mostraram que o jato estava interagindo com a concha de detritos, que formava um "casulo" de material que se expande mais lentamente do que os jatos. Isso ajudou a resolver outro mistério, que era se as fontes de rádio detectadas eram ou não o resultado da interação com o casulo ou provenientes do jato de material. Como Ore Gottlieb explicou:
"Nossa interpretação é que o casulo dominou a emissão de rádio até cerca de 60 dias após a fusão e, posteriormente, a emissão foi dominada por jatos".
De acordo com a equipe de pesquisa, este estudo reforça a teoria de que existe uma conexão entre fusões de estrelas de nêutrons e explosões de raios gama de curta duração. Também demonstrou que os jatos precisam ser apontados relativamente perto da Terra para que essas explosões sejam detectáveis por nossos observatórios. Como Mooley explicou:
"Nosso estudo demonstra que a combinação de observações do VLBA, VLA e GBT é um meio poderoso de estudar os jatos e a física associados a eventos de ondas gravitacionais".
Além disso, as observações desses jatos - que foram conduzidas na parte de rádio do espectro - estão fornecendo novas e fascinantes idéias sobre esse fenômeno astronômico. No final, esta é apenas a surpresa mais recente que o GW170817 forneceu aos astrônomos desde que foi detectado pela primeira vez.
