Quando duas estrelas de nêutrons colidem, surge um mini Big Bang!

A colisão de duas estrelas de nêutrons gerou o menor buraco negro já observado, acompanhada por uma quilonova, uma explosão que se expandiu quase à velocidade da luz e brilhou com a intensidade de centenas de milhões de sóis. Isso permitiu aos astrônomos observarem um fenômeno semelhante ao Big Bang.

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• Como esta colisão entre estrelas de nêutrons impactou a história da astronomia?
• O que são estrelas de nêutrons?

Em 17 de agosto de 2017, os cientistas fizeram a primeira observação direta de uma fusão entre duas estrelas de nêutrons, um marco na astronomia. O evento, conhecido como GW170817, foi detectado por meio de ondas gravitacionais e gerou uma quilonova denominada AT2017gfo.

A quilonova emitiu uma grande quantidade de radiação devido à decomposição de elementos pesados e radioativos criados na explosão, e foi amplamente estudada pelos cientistas desde então.

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Uma nova pesquisa, conduzida por cientistas do Cosmic DAWN Center, no Instituto Niels Bohr, usou telescópios para analisar a luz dessa quilonova em busca de elementos pesados. Isso porque esses eventos são grandes candidatos a formadores de átomos mais pesados que o ferro.

Explosões como essa mudam rapidamente e são difíceis de monitorar por um único telescópio devido à rotação da Terra. Para contornar esse problema, os autores combinaram dados de telescópios na Austrália, África do Sul e no espaço.

Albert Sneppen, do Instituto Niels Bohr, afirmou que a combinação desses dados proporcionou uma visão mais completa do fenômeno — e os resultados são impressionantes.

Mini Big Bang

Após a colisão de estrelas de nêutrons, a matéria fragmentada atinge temperaturas de bilhões de graus, semelhante à temperatura do universo um segundo após o Big Bang. Nessas condições, os elétrons se desprendem dos núcleos, formando um plasma ionizado.

Com o passar do tempo, de minutos a dias, essa matéria esfria, assim como ocorreu com o universo após o Big Bang. Isso torna o evento AT2017gfo uma espécie de laboratório para estudar como teria sido o universo primordial, guardadas as devidas proporções.

Quando o universo esfriou 370.000 anos após o Big Bang, elétrons se uniram aos prótons e nêutrons para formar os primeiros átomos, até que a luz viajasse livremente, originando a radiação cósmica de fundo. Um processo semelhante de união de elétrons com núcleos também pode ser observado em explosões como a AT2017gfo.

A diferença é que, enquanto no universo primitivo os átomos formados eram de hidrogênio e hélio, os elementos forjados nas explosões de quilonovas são bem mais pesados. Nesse caso, foram identificados o estrôncio e o ítrio.

“Agora podemos ver o momento em que núcleos atômicos e elétrons estão se unindo no brilho residual”, diz Rasmus Damgaard, coautor do estudo. “Pela primeira vez vemos a criação de átomos, podemos medir a temperatura da matéria e ver a microfísica nesta explosão remota. É como admirar três radiações cósmicas de fundo nos cercando de todos os lados, mas aqui, podemos ver tudo de fora. Vemos antes, durante e depois do momento do nascimento dos átomos”.

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