Nova Fonte de Ondas de Luz e Gravitacional Descoberta?

Esta imagem fornece três perspectivas diferentes sobre o GRB150101B, o primeiro análogo cósmico conhecido do GW170817, o evento de onda gravitacional descoberto em 2017. No centro, uma imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra a galáxia onde ocorreu o GRB150101B. No canto superior direito, duas imagens de raios-X do observatório Chandra de raios-X da NASA mostram o evento como apareceu em 9 de janeiro de 2015 (à esquerda), com um jato visível abaixo e à esquerda; e um mês depois, em 10 de fevereiro de 2015 (à direita), quando o jato sumiu. O ponto de raios X brilhante é o núcleo da galáxia.

Cerca de um ano atrás, os astrônomos relataram empolgados a primeira detecção de ondas eletromagnéticas, ou luz, de uma fonte de ondas gravitacionais. Agora, um ano depois, pesquisadores estão anunciando a existência de um parente cósmico para esse acontecimento histórico.
O objeto recém-descrito, chamado GRB150101B, foi reportado como uma explosão de raios gama localizado pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA em 2015. Observações de acompanhamento pelo Observatório de raios-X Chandra, o Hubble e o Discovery Channel Telescope sugere que o GRB150101B compartilha semelhanças notáveis ​​com a fusão de estrelas de nêutrons, chamada GW170817, descoberta pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) e observada por múltiplos telescópios de coleta de luz em 2017.
Um novo estudo sugere que esses dois eventos podem, de fato, estar diretamente relacionados, embora não tenha sido detectada ondas gravitacionais em GRB150101B. Os resultados foram publicados em 16 de outubro de 2018 na revista Nature Communications.
"Nossa descoberta nos diz que eventos como GW170817 e GRB150101B podem representar uma nova classe de objetos em erupção que são ligados e desligados - e podem ser relativamente comuns", disse a principal autora do estudo, Eleonora Troja, uma pesquisadora associada do Departamento de Astronomia da UMD.
Troja e seus colegas suspeitam que tanto o GRB150101B quanto o GW170817 foram produzidos pelo mesmo tipo de evento: uma fusão de duas estrelas de nêutrons. Essas coalescências catastróficas geraram, cada uma, um jato estreito de partículas de alta energia. Cada um dos jatos produziu um burst de raios gama (GRB) intenso e curto - um poderoso flash que dura apenas alguns segundos. O GW170817 também criou ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais, sugerindo que isso pode ser uma característica comum das fusões de estrelas de nêutrons.
A correspondência aparente entre GRB150101B e GW170817 é impressionante: ambos produziram uma explosão de raios gama excepcionalmente fraca e de vida curta e em ambos estavam uma fonte de luz ótica azul brilhante e de longa duração de emissão de raios X. As galáxias hospedeiras também são notavelmente semelhantes, baseadas em observações de HST e DCT. Ambas são galáxias elípticas brilhantes com uma população de estrelas de alguns bilhões de anos que não apresentam evidências de uma nova formação estelar.
"Temos um caso de semelhanças cósmicas", disse o co-autor do estudo, Geoffrey Ryan, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Astronomia da UMD e membro do Instituto Conjunto de Ciência Espacial. "Eles parecem iguais, agem da mesma maneira e vêm de vizinhanças semelhantes, então a explicação mais simples é que eles são da mesma família de objetos".
Nos casos de ambos GRB150101B e GW170817, a explosão foi provavelmente vista como fora do eixo, isto é, com o jato não apontando diretamente para a Terra. Até agora, esses eventos são os únicos GRBs fora do eixo que os astrônomos identificaram.
A emissão ótica do GB150101B está em grande parte na porção azul do espectro, fornecendo uma pista importante de que este evento envolveu o chamado kilonova, como visto em GW170817. Um kilonova é uma explosão extremamente poderosa que não apenas libera uma grande quantidade de energia, mas também pode produzir elementos importantes como ouro, platina e urânio que outras explosões estelares não produzem.
Embora existam muitas semelhanças entre o GRB150101B e o GW170817, existem duas diferenças muito importantes. Uma é a sua localização: o GW170817 está relativamente próximo, a cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra, enquanto o GRB150101B está a cerca de 1,7 bilhão de anos-luz de distância.
A segunda diferença importante é que, ao contrário do GW170817, os dados de onda gravitacional não foram detectadas em GRB150101B. Sem essa informação, a equipe não pode calcular as massas dos dois objetos que foram mesclados. É possível que o evento tenha resultado da fusão de um buraco negro com uma estrela de nêutrons, em vez de duas estrelas de nêutrons.
"Certamente é apenas uma questão de tempo antes que outro evento como o GW170817 forneça dados de ondas gravitacionais e imagens eletromagnéticas. Se a próxima observação revelar uma fusão entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro, isso seria realmente inovador", disse  Alexander Kutyrev, co-autor do estudo, pesquisador associado do Departamento de Astronomia da UMD. "Nossas últimas observações nos dão uma esperança renovada de que veremos esse evento em pouco tempo".
É possível que algumas fusões como as vistas em GW170817 e GRB150101B tenham sido detectadas anteriormente, mas não foram adequadamente identificadas usando observações complementares em diferentes comprimentos de onda de luz, de acordo com os pesquisadores. Sem tais detecções - em particular, em comprimentos de onda mais longos, como raios-X ou luz óptica - é muito difícil determinar a localização precisa dos eventos que produzem explosões de raios gama.
No caso do GRB150101B, os astrônomos primeiro pensaram que o evento poderia coincidir com uma fonte de raios X detectada por Swift no centro da galáxia. A explicação mais provável para essa fonte seria um buraco negro supermassivo devorando gás e poeira. No entanto, observações de acompanhamento com o Chandra colocaram o evento mais longe do centro da galáxia hospedeira.
De acordo com os pesquisadores, mesmo que o LIGO estivesse operacional no início de 2015, muito provavelmente não teria detectado ondas gravitacionais do GRB150101B devido à maior distância do evento da Terra. De qualquer forma, cada novo evento observado com o LIGO e vários telescópios de coleta de luz adicionará novas peças importantes ao quebra-cabeça.
"Cada nova observação nos ajuda a aprender melhor como identificar uma kilonova com impressões digitais espectrais: prata cria uma cor azul, enquanto ouro e platina adicionam um tom de vermelho, por exemplo", Troja acrescentou. "Nós conseguimos identificar esta kilonova sem dados de ondas gravitacionais, então talvez no futuro, nós possamos até mesmo fazer isso sem observar diretamente uma explosão de raios gama".

Fonte: Space Daily via NASA