Kilonovas: A chave para decifrar o mistério da expansão do Universo
A colisão e fusão de duas relíquias de estrelas mortas, conhecidas como estrelas de nêutrons, podem conter a chave para resolver um mistério de longa data relacionado à taxa de expansão do universo.
Os cientistas têm conhecimento da expansão do universo desde o início do século XX, inicialmente descoberta pelo astrônomo Edwin Hubble. A observação de Hubble revelou que galáxias, que estão mais distantes uma da outra, se afastam a uma taxa mais rápida, introduzindo o conceito da constante de Hubble, que mede essa taxa de expansão. No entanto, essa constante tem sido um desafio para os astrônomos devido às medições conflitantes obtidas por meio de dois métodos distintos: observações de supernovas distantes, atuando como “velas padrão” para medir distâncias cósmicas, e o fundo cósmico de micro-ondas (CMB), que é o resquício do Big Bang.
Essa discrepância, conhecida como “problema de Hubble,” persistiu e não pode ser explicada por incertezas de medição à medida que os métodos de medição melhoraram. Isso levou os cientistas a procurar um método alternativo para determinar a constante de Hubble de forma independente, sem depender de medições de supernovas ou do CMB.
Em uma publicação recente na revista Astronomy & Astrophysics, astrofísicos propõem que a colisão de estrelas de nêutrons possa oferecer uma nova abordagem para resolver o dilema da constante de Hubble.
Albert Sneppen, autor principal do estudo e doutorando em astrofísica no Cosmic Dawn Center do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, explica: “Quando duas estrelas de nêutrons ultra-compactas, remanescentes de supernovas, orbitam e eventualmente se fundem, criam uma nova explosão conhecida como ‘kilonova’.” A equipe de Sneppen demonstrou que essa explosão possui uma simetria notável, que tem significado tanto estético quanto prático.
Contrariamente a modelos anteriores que sugeriam formas achatadas para explosões causadas por colisões, as kilonovas exibem uma natureza esférica. Além disso, Sneppen descobriu que, apesar de sua complexidade, as kilonovas podem ser descritas por meio de uma única temperatura, tornando-as radiadores ideais do tipo “corpo negro” aos olhos dos físicos.
A simetria esférica das kilonovas e seus perfis de temperatura diretos permitem que os astrônomos calculem sua luminosidade com alta precisão. Ao comparar o brilho de uma kilonova no momento da explosão com a luz recebida na Terra após viajar milhões de anos-luz, os cientistas podem determinar a distância da colisão das estrelas de nêutrons. Essa medição de distância depende da perda de energia consistente da luz durante sua jornada, causada pela expansão do universo. Essa técnica oferece um meio de medir distâncias para galáxias que abrigam kilonovas, apresentando vantagens sobre as medições baseadas em supernovas.
Darach Watson, professor associado no Cosmic Dawn Center e coautor do estudo, ressaltou: “As supernovas, anteriormente usadas para medir distâncias de galáxias, não emitem sempre quantidades consistentes de luz. Além disso, a medição de distância delas requer calibração usando outro tipo de estrela chamada Cefeidas, que também precisa ser calibrada. Com as kilonovas, podemos contornar essas complexidades que introduzem incertezas nas medições.”
A equipe de pesquisa testou seu método de medição da constante de Hubble baseado em kilonovas em uma kilonova específica, localizada a aproximadamente 140 milhões de anos-luz da Terra e descoberta em 2017. Embora a emissão de luz da kilonova fosse cerca de 1.000 vezes menos intensa do que uma supernova típica, o valor da constante de Hubble obtido se alinhou estreitamente com as medições derivadas de técnicas baseadas no CMB, em vez das alternativas baseadas em supernovas. No entanto, a equipe enfatizou a necessidade de mais exemplos antes de chegar a uma conclusão definitiva.
“Só conduzimos um único estudo de caso até agora e precisamos de muitos mais exemplos para estabelecer um resultado robusto”, alertou Sneppen. “No entanto, nosso método evita certas fontes conhecidas de incerteza e fornece um sistema ‘limpo’ para estudo, sem a necessidade de calibração ou fatores de correção.” [Live Science]
