Nature publica artigo sobre descoberta de uma colisão de estrelas de nêutrons/buraco negros, com participação de pesquisadores do CBPF

Os pesquisadores do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) Clécio Roque De Bom e Martin Makler participaram, com cientistas de vários países, da descoberta e observação de um evento raro: uma colisão de estrelas de nêutrons/buraco negro, resultando na explosão de um kilonova – que ocorre quando duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e buraco negro se fundem. Os resultados foram publicados na revista Nature.

Este fenômeno gerou a segunda explosão de raios gama mais energética já observada e a mais poderosa associada a este tipo de evento. A observação foi realizada por múltiplos telescópios, como por exemplo o telescópio James Webb (JWST) e o Hubble Space Telescope. A participação brasileira foi através do Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), que acompanhou o evento nos dias subsequentes.

Evento especial

O que torna o evento único é que diferente do que se espera, ele se originou em uma explosão de raio gama de longa duração. Este tipo de encontro é associado somente a explosões curtas, sendo apenas o segundo evento reportado como sendo ligado a um evento de explosão de raio gama longo.

Segundo De Bom, a associação com raios gama longos, isto é com duração maior que dois segundos, pode revelar uma nova classe desses objetos, e especula-se que quando isto acontece, estamos observando a explosão da kilonova e, a seguir, a formação de um disco de acreção (acumulação de matéria ao redor de um astro por efeito da gravitação) de um buraco negro. 

Outro fator que torna o evento especial é que também foi com ele a primeira observação de uma kilonova utilizando o telescópio James Webb (JWST). 

“A análise deste tipo de evento é fundamental para compreensão de como são formados os elementos pesados no universo, como ouro e platina,  o trabalho detectou a assinatura de elementos conhecidos como terras-raras  sendo forjados no evento explosivo. Além disso esses eventos poderem ser usados para inferir a taxa de expansão do Universo, em particular quando detectadas com Ondas Gravitacionais, uma das questões em aberto mais importantes da Cosmologia”; concluiu De Bom.

De Bom coordena dois projetos de busca de kilonovas associadas a ondas gravitacionais, utilizando algoritmos de Inteligência Artificial tanto para auxiliar na busca destes eventos, quanto para interpretar a física do fenômeno. O professor explicou que o evento, conhecido como GRB 230307A, não foi visto pelos detectores de ondas gravitacionais porque estes estavam desligados no momento da colisão. O evento foi percebido pela explosão de raios gama, que são invisíveis aos olhos humanos, mas que são a forma de luz que carrega maior energia.

Uma peça chave nesse estudo foi a utilização de dados obtidos pelo telescópio SOAR no infravermelho, um tipo de luz invisível aos olhos humanos, mas que pode ser estudado com instrumentos especiais. A participação dos pesquisadores do CBPF nesse estudo foi possível graças à utilização desse telescópio, que vem sendo empregado em diversas pesquisas realizadas na instituição.

O SOAR é um consórcio do Brasil com instituições norte-americanas. A participação brasileira é gerenciada pelo Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA, também uma unidade do MCTI). O estudo agora publicado na Nature também contou com o apoio dos pesquisadores brasileiros Felipe Navarete, astrônomo residente no SOAR e apoio de Luciano Fraga da coordenação de astronomia do LNA.

“É fundamental para a comunidade astronômica ter acesso a um instrumento de primeira qualidade mundial como o SOAR. Graças a ele temos estudado diversos aspectos do Universo, como as distorções do espaço-tempo que causam o belo efeito de lentes gravitacionais e até testar a teoria da relatividade geral de Einstein”, diz Makler.

Impressão Artística criada por Inteligência Artificial da colisão de duas estrelas de nêutrons

Para saber mais:

Bom, C.R., Kilpatrick, C.D., Santucci, R., Castro-Tirado, A.J., Pérez-García, I., Hu, Y.-D., Navarete, F., Makler, M.: GRB 230307A: SOAR/Goodman detection of the possible host galaxy. GRB Coordinates Network 33459, 1 (2023)

Yang et al Nature. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06979-5 

Preprint: https://arxiv.org/abs/2308.00638