Explosões cósmicas podem ter origem inesperada

Cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos EUA, reinterpretaram duas explosões longas de raios gama detectadas em 2021 e 2023. A equipe concluiu em um estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters que os sinais combinam com estrelas massivas em colapso, e não exigem fusões de estrelas de nêutrons.

O que torna essas explosões tão extremas

Explosões de raios gama estão entre os eventos mais energéticos do Universo. Em poucos segundos, elas podem liberar mais energia que o Sol em 10 bilhões de anos.

Esses eventos ocorrem em ambientes com temperaturas altíssimas, densidades extremas e efeitos relativísticos. Ou seja, a física opera em condições que não existem na experiência humana comum.

A pesquisa analisou os eventos GRB 211211A e GRB 230307A.

A dúvida sobre a origem dos sinais

Astrônomos costumam dividir essas explosões pelo tempo de duração. Rajadas curtas, com menos de 2 segundos, tendem a vir de fusões de estrelas de nêutrons.

Rajadas longas, com mais de 2 segundos, costumam apontar para “collapsars”. Um “collapsar” ocorre quando uma estrela massiva e em rotação rápida desaba e forma um buraco negro.

Os dois eventos chamaram atenção porque apresentaram sinais incomuns. Interpretações recentes associavam GRB 211211A e GRB 230307A à fusão de duas estrelas de nêutrons.

O papel dos elementos pesados

A equipe usou dados da NASA e simulações no supercomputador Chicoma. O objetivo era entender a formação de quilonovas e os elementos criados nesses eventos.

Quilonova é uma explosão cósmica extremamente violenta e luminosa que ocorre quando duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro colidem. Ela está associada à formação de elementos pesados. E esses elementos, mais pesados que o ferro, incluem ouro, chumbo e urânio.

Eles surgem por captura rápida de nêutrons. Nesse processo, núcleos atômicos absorvem muitos nêutrons em pouco tempo e formam elementos mais pesados.

GRB 230307A mostrou emissão infravermelha vermelha. Esse sinal costuma aparecer ligado à produção de lantanídeos, uma família de elementos pesados.

Nem todo brilho vermelho significa ouro

A nova modelagem indica outro caminho. A equipe encontrou uma composição sem elementos muito pesados, como ouro e chumbo, que combina quase exatamente com as observações.

Esse resultado reforça um mecanismo previsto pela própria equipe no ano passado. Ele associa a criação de elementos a collapsars, não apenas a fusões de estrelas de nêutrons.

“Aprendemos que, contra interpretações atuais, esse tipo de quilonova não implica necessariamente a síntese de ouro”, disse Matthew Mumpower, físico teórico de Los Alamos, em comunicado.

Ele afirmou que um modelo de componente único explica os dados. Para a equipe, quilonovas variam mais do que os cientistas imaginavam.

O que vem depois

A pesquisa pede cautela na leitura de sinais cósmicos extremos. Um mesmo tipo de brilho pode ter mais de uma origem física.

Futuras observações podem resolver essa disputa ao combinar luz, raios gama e ondas gravitacionais para rastrear a origem real desses eventos.