As colaborações LIGO e Virgo anunciaram esta semana a primeira observação direta de uma kilonova, a fusão de duas estrelas de neutrões.

Com efeito, no dia 17 de agosto de 2017, o LIGO, nos Estados Unidos, e o Interferómetro Virgo, na Itália, detetaram em simultâneo ondas gravitacionais a passar pela Terra. Cerca de dois segundos depois, os observatórios espaciais Fermi, da NASA, e INTEGRAL, da ESA, observaram uma fulguração de raios gama de curta duração com origem na mesma área do céu, a primeira contrapartida visível de uma fonte de ondas gravitacionais e que sugeriu que a fusão se deu entre duas estrelas de neutrões.

Kilonova - ilustração.
Ilustração que mostra duas estrelas de neutrões minúsculas, mas muito densas no momento em que se fundem e explodem sob a forma de kilonova. Este tipo de evento dá origem a ondas gravitacionais e a uma fulguração de raios gama de curta duração. Ambos os fenómenos foram observados no dia 17 de agosto de 2017 pelo LIGO-Virgo e Fermi/INTEGRAL, respetivamente. Observações subsequentes, detalhadas, obtidas com telescópios do ESO, confirmaram que este objeto, observado na galáxia NGC 4993 a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra, é efetivamente uma kilonova. Tais objetos são a fonte principal de elementos químicos muito pesados, como o ouro e a platina. Créditos: University of Warwick/Mark Garlick.

 

Mas o que aprendemos ao ver e ouvir os sinais de ondas gravitacionais?

Estamos a ser constantemente esticados e comprimidos
Albert Einstein previu que os objetos massivos, como os buracos negros ou as estrelas de neutrões, ao mover-se, causam ondulações no espaço-tempo responsáveis por esticar e comprimir todo o Universo. Com a primeira deteção de ondas gravitacionais, conseguida pelo LIGO em 2015, aprendemos que tudo, incluindo a Terra e os nossos corpos, está a ser constantemente deformado. Quando as fontes das ondas gravitacionais estão longe – como é o caso das deteções feitas até agora – a deformação é praticamente impercetível. Mas se os buracos negros ou as estrelas de neutrões que provocam as ondulações estivessem mais próximos, sentiríamos bem essas deformações.

Os buracos negros existem
Pode parecer óbvio. Há décadas que dizemos que existem buracos negros. Porém, até à deteção de ondas gravitacionais, nunca se tinha observado diretamente um buraco negro. Sabíamos haver algo pequeno e extremamente pesado no centro da nossa e de muitas outras galáxias, mas como os buracos negros, por definição, não emitem luz, não podíamos saber com certeza do que se tratava. O LIGO provou que os buracos negros existem, e também que se podem orbitar uns aos outros e fundir-se num único buraco negro maior.

Aprendemos como se formam os elementos pesados ​​
O hidrogénio e o hélio, os elementos mais leves, foram formados no Big Bang. Muitos dos elementos entre o hélio e o zircónio são criados pelas estrelas e supernovas. Mas nunca tínhamos conseguido provar como se formam os elementos mais pesados​​. Durante a última deteção de ondas gravitacionais, os telescópios viram assinaturas de elementos como o ouro e a platina a formar-se após a fusão das duas estrelas de neutrões. Os investigadores dizem que a colisão produziu cerca de 10 vezes a massa da Terra em ouro. Eventos semelhantes podem ser responsáveis ​​pela maioria ou mesmo por todos os elementos pesados ​​que existem no Universo.

Aprendemos o que são as fulgurações de raios gama de curta duração
Quando as duas estrelas de neutrões se tocaram, lançaram um jato de radiação gama que foi detetado pelos telescópios espaciais Fermi e INTEGRAL segundos após a onda gravitacional da fusão ser registada pelos interferómetros. Durante a última década, observámos rajadas de raios gama como esta e suspeitámos que tivessem origem na fusão de estrelas de neutrões, mas nada se tinha provado. Agora sabemos que as fulgurações de raios gama que observámos no passado podem ter sido mesmo fusões de estrelas de neutrões.

As nossas previsões sobre o nosso Universo são boas
Tudo o que até agora aprendemos sobre as ondas gravitacionais já tinha sido modelado e previsto. Sabíamos com muita exatidão como iria ser o som das ondas gravitacionais provocadas por um par de buracos negros ou de estrelas de neutrões. Sabíamos em teoria que os buracos negros existiam e tínhamos uma ideia de como orbitavam e colidiam. Estávamos bastante seguros de que as colisões de estrelas de neutrões produziriam elementos pesados ​​e fulgurações curtas de raios gama. Com a descoberta mais recente, foi possível medir a expansão do Universo e obter uma medida mais precisa, mas dentro dos valores obtidos com os cálculos feitos através de outros métodos. Em suma, a ciência tem seguido pelo bom caminho.

Fontes da notícia: New Scientist e ESO

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