Acredita-se que explosões curtas de raios gama, ou GRBs curtas, ocorrem quando dois objetos compactos, como estrelas de nêutrons, espiralam em direção um ao outro antes de colidirem e se fundirem. Estes eventos extraordinariamente violentos produzem ondas gravitacionais e estão entre as explosões mais poderosas do Universo.
Durante décadas, os astrónomos detectaram estes eventos principalmente através dos seus flashes de raios gama. A sua primeira emissão de raios X suaves tem sido muito mais difícil de observar porque a maioria dos telescópios de raios X de campo estreito dependem de alertas de raios gama para localizar uma explosão antes de virar na sua direcção. O monitoramento de raios X suaves de campo amplo da Sonda Einstein expôs agora esse estágio até então nunca visto, dando aos astrônomos uma visão direta dos momentos iniciais de um curto GRB.
Um flash de meio segundo com consequências muito mais longas
O evento, designado EP250704a/GRB 250704B, pegou os pesquisadores de surpresa em 4 de julho de 2025. Um Li, estudante de doutorado na Universidade Normal de Pequim e defensor transitório do PE, estava de plantão quando o sinal apareceu.
“O evento inicialmente parecia ser um GRB curto comum, produzindo um flash brilhante com duração de menos de meio segundo que foi detectado simultaneamente em raios gama pelo SVOM-GRM e Insight-HXMT e raios X pelo EP-WXT”, disse Li.
Depois de receber os alertas a bordo do EP, Li iniciou rapidamente a análise inicial. O que aconteceu a seguir foi inesperado.
“No entanto, em vez de desaparecer, a fonte continuou emitindo episódios de raios X suaves por quase dez minutos.”
A atividade prolongada de raios X foi energética, mas ocorreu em comprimentos de onda que os instrumentos convencionais de raios gama teriam dificuldade em detectar.
“Embora esta emissão de longa duração transportasse energia substancial, o seu espectro era tão suave que, para uma explosão a esta distância cosmológica típica, teria permanecido abaixo do limiar de detecção de instrumentos convencionais de raios gama, como o Burst Alert Telescope do Swift. Como resultado, as missões anteriores teriam registado apenas o breve flash de raios gama, perdendo a actividade prolongada revelada por EP,” disse o professor Bin-Bin Zhang da Universidade de Nanjing, co-autor correspondente do artigo que iniciou o estudo aprofundado do evento. “Nossas observações mostram que o que parece ser uma típica explosão curta de raios gama pode, na verdade, ocultar um episódio de atividade muito mais longo e mais rico em energias suaves de raios X”.
Rastreando a explosão em todo o espectro
Para determinar o que produziu o sinal incomum, os pesquisadores organizaram uma extensa campanha internacional de acompanhamento usando observações que vão desde raios X e comprimentos de onda ópticos até rádio.
“As observações coordenadas em vários comprimentos de onda foram essenciais”, disse a professora Eleonora Troja, da Universidade de Roma “Tor Vergata”, co-autora correspondente do artigo, cujo grupo obteve as principais informações do desvio para o vermelho a partir da análise espectroscópica. “Eles não só nos permitiram identificar e estudar a galáxia hospedeira da explosão e medir a sua distância, mas também nos permitiram descartar uma supernova acompanhante e fornecer fortes evidências que ligam esta extraordinária emissão de raios-X a uma fusão de objetos compactos.”
As observações combinadas ajudaram a estabelecer que a atividade incomum de raios X estava ligada a uma fusão de objetos compactos, e não a outro tipo de explosão estelar.
Evidência de um motor central de longa duração
Um exame mais detalhado mostrou que a emissão prolongada de raios X estava sendo alimentada diretamente pelo remanescente deixado pela fusão, e não pela onda de choque que se movia para fora.
Yi-Han Iris Yin, estudante de doutorado no Departamento de Física e no Instituto de Astronomia e Astrofísica de Hong Kong da Universidade de Hong Kong, liderou a análise da emissão de alta energia. Como co-autora correspondente, ela descobriu que o brilho em rápida mudança do EP250704a, o espectro em evolução e, posteriormente, os raios X e os brilhos ópticos apontavam para a atividade contínua do motor central após o curto GRB inicial já ter desaparecido.
“Uma explicação plausível é que a fusão produziu uma estrela de nêutrons altamente magnetizada e de rotação rápida – conhecida como magnetar – que alimentou a emissão prolongada de raios X e a injeção contínua de energia”, disse Yin.
Tal magnetar poderia fornecer uma explicação natural para o motivo pelo qual o sistema permaneceu ativo muito depois do breve flash de raios gama ter terminado.
Uma nova ferramenta para astronomia multimensageira
A descoberta pode ter consequências importantes para o estudo das fusões de estrelas de nêutrons e das fontes de ondas gravitacionais.
Desde que a radiação eletromagnética e as ondas gravitacionais foram detetadas conjuntamente a partir da fusão de estrelas de neutrões pela primeira vez em 2017, os astrónomos têm procurado sinais eletromagnéticos adicionais que possam revelar o que ocorre durante e após estas colisões extremas.
“O recém-descoberto componente suave de raios X fornece uma nova sonda, indicando que os transientes rápidos de raios X também são equivalentes eletromagnéticos de fontes de ondas gravitacionais e podem se originar de fusões de objetos compactos”, disse o professor Troja.
Os pesquisadores também sugerem que esse tipo de atividade prolongada de raios X suaves pode não ser incomum. Sinais semelhantes poderiam acompanhar outros GRBs curtos, mas podem ter passado despercebidos porque as missões anteriores não foram capazes de capturar emissões imediatas em energias abaixo da faixa dos raios gama.
Uma fase oculta das fusões de estrelas de nêutrons
“Esta descoberta amplia a nossa visão das fusões de estrelas de nêutrons para além do breve flash de raios gama”, disse Yin. “Ao revelar esta fase de raios X suaves anteriormente oculta, a Sonda Einstein abre uma nova janela para estudar os remanescentes da fusão de estrelas de nêutrons e pode, em última análise, ajudar a restringir a equação de estado da estrela de nêutrons.”
Ao revelar atividades que as observações tradicionais de raios gama podem perder, a Sonda Einstein pode dar aos astrónomos uma nova forma de estudar tanto as consequências imediatas das fusões de estrelas de neutrões como a sua ligação a eventos de ondas gravitacionais.
“As descobertas também demonstram a capacidade única da Sonda Einstein de descobrir novas classes de fenómenos transitórios e reforçar o seu papel na era da astronomia multi-mensageira, na qual as ondas gravitacionais e a radiação electromagnética são estudadas em conjunto para compreender alguns dos eventos mais extremos do Universo”, acrescentou o professor Zhang.
Fonte: ScienceDaily
