O M15 possui um sistema estelar de nêutrons duplos que eventualmente se fundirá violentamente. Crédito da imagem: NOAO Clique para ampliar
Explosões de raios gama são as explosões mais poderosas do universo, emitindo grandes quantidades de radiação de alta energia. Durante décadas, sua origem foi um mistério. Os cientistas agora acreditam que compreendem os processos que produzem explosões de raios gama. No entanto, um novo estudo de Jonathan Grindlay, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), e de seus colegas Simon Portegies Zwart (Instituto Astronômico, Holanda) e Stephen McMillan (Universidade Drexel), sugere uma fonte anteriormente negligenciada para alguns gamma- rajadas de raios: encontros estelares dentro de aglomerados globulares.
"Cerca de um terço de todas as explosões curtas de raios gama que observamos podem vir da fusão de estrelas de nêutrons em aglomerados globulares", disse Grindlay.
Explosões de raios gama (GRBs) vêm em dois "sabores" distintos. Alguns duram até um minuto, ou até mais. Os astrônomos acreditam que esses GRBs longos são gerados quando uma estrela massiva explode em uma hipernova. Outras explosões duram apenas uma fração de segundo. Os astrônomos teorizam que GRBs curtos se originam da colisão de duas estrelas de nêutrons, ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro.
A maioria dos sistemas estelares duplos de nêutrons resulta da evolução de duas estrelas massivas que já orbitam uma à outra. O processo natural de envelhecimento fará com que ambos se tornem estrelas de nêutrons (se começarem com uma determinada massa), que então se espiralam por milhões ou bilhões de anos até se fundirem e liberarem uma explosão de raios gama.
A pesquisa de Grindlay aponta para outra fonte potencial de GRBs curtos - aglomerados globulares. Aglomerados globulares contêm algumas das estrelas mais antigas do universo, amontoadas em um espaço apertado com apenas alguns anos-luz de diâmetro. Esses locais apertados provocam muitos encontros estelares próximos, alguns dos quais levam a trocas de estrelas. Se uma estrela de nêutrons com um companheiro estelar (como uma anã branca ou estrela de sequência principal) trocar seu parceiro com outra estrela de nêutrons, o par resultante de estrelas de nêutrons acabará por espiralar juntos e colidir explosivamente, criando uma explosão de raios gama.
"Vemos esses sistemas precursores, contendo uma estrela de nêutrons na forma de um pulsar de milissegundos, em todo o lugar em aglomerados globulares", afirmou Grindlay. “Além disso, os aglomerados globulares estão tão próximos que você tem muitas interações. É uma maneira natural de criar sistemas duplos de estrelas de nêutrons ".
Os astrônomos realizaram cerca de 3 milhões de simulações em computador para calcular a frequência com que sistemas de estrelas duplas de nêutrons podem se formar em aglomerados globulares. Sabendo quantos se formaram ao longo da história da galáxia e aproximadamente quanto tempo leva para um sistema se fundir, eles determinaram a frequência de pequenas explosões de raios gama esperadas dos binários de aglomerados globulares. Eles estimam que entre 10 e 30 por cento de todas as pequenas rajadas de raios gama que observamos podem resultar de tais sistemas.
Essa estimativa leva em consideração uma tendência curiosa descoberta por observações recentes do GRB. Estima-se que as fusões e, portanto, explosões dos chamados binários de estrelas de nêutrons em "disco" - sistemas criados a partir de duas estrelas massivas que se formaram e morreram juntas - ocorram 100 vezes mais frequentemente do que as explosões de binários de aglomerados globulares. No entanto, os poucos GRBs curtos que foram localizados com precisão tendem a vir de halos galácticos e estrelas muito antigas, como esperado para aglomerados globulares.
"Há um grande problema de contabilidade aqui", disse Grindlay.
Para explicar a discrepância, Grindlay sugere que as explosões dos binários de disco provavelmente serão mais difíceis de detectar, porque tendem a emitir radiação em explosões mais estreitas visíveis de menos direções. Um "raio" mais estreito pode resultar da colisão de estrelas cujos giros estão alinhados com sua órbita, como esperado para binários que estão juntos desde o momento de seu nascimento. Estrelas recém-unidas, com suas orientações aleatórias, podem emitir rajadas mais amplas quando se fundem.
"Mais GRBs curtos provavelmente vêm de sistemas de disco - apenas não vemos todos", explicou Grindlay.
Apenas cerca de meia dúzia de GRBs curtos foram precisamente localizados por satélites de raios gama recentemente, dificultando estudos aprofundados. À medida que mais exemplos são reunidos, as fontes de GRBs curtos devem se tornar muito melhor compreendidas.
O artigo que anunciou essa descoberta foi publicado na edição online de 29 de janeiro da revista Nature Physics. Está disponível online em http://www.nature.com/nphys/index.html e no formulário de pré-impressão em http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Com sede em Cambridge, Massachusetts, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) é uma colaboração conjunta entre o Smithsonian Astrophysical Observatory e o Harvard College Observatory. Os cientistas da CfA, organizados em seis divisões de pesquisa, estudam a origem, evolução e destino final do universo.
Fonte original: Comunicado de imprensa da CfA
