Enquanto o Observatório Espacial Integral da ESA observava o vasto céu, um fenómeno cósmico extraordinário desencadeou uma busca frenética por respostas. Uma explosão por explicar vinda de uma galáxia próxima. Algumas horas depois, o satélite de observação de raios-X XMM-Newton da ESA procurou um brilho residual da explosão, mas não encontrou nenhum.
Os astrónomos acreditam ter sido a explosão extragaláctica de um magnetar, uma jovem estrela de neutrões com um campo magnético excecionalmente forte.
Um curioso sinal de uma galáxia próxima
Em novembro de 2023, o Observatório Espacial Integral da ESA detetou uma súbita explosão, com apenas um décimo de segundo. Os dados foram recebidos no Integral Science Data Center em Genebra, que por sua vez enviou um alerta de explosão de raios gama aos astrónomos de todo o mundo, apenas 13 segundos após a deteção. O software IBAS (Integral Burst Alert System) forneceu uma localização que coincidiu com a galáxia próxima M82.
Cabia agora aos astrónomos descobrirem o que tinha acontecido: teria sido uma comum explosão de raios gama ou uma rara explosão gigante de um magnetar?
“Percebemos imediatamente que se tratava de um alerta especial. As explosões de raios gama vêm de lugares distantes e de qualquer lugar do céu, mas esta explosão veio de uma galáxia próxima e brilhante”, explica Sandro Mereghetti do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF-IASF) em Milão, Itália, e autor principal de um estudo sobre esta descoberta publicado na revista Nature.
A equipa solicitou ao telescópio espacial XMM-Newton da ESA que realizasse uma observação de acompanhamento da localização da explosão o mais rapidamente possível. Se esta tivesse sido uma curta explosão de raios gama, causada pela colisão de duas estrelas de neutrões, a colisão teria criado ondas gravitacionais e teria um brilho residual em raios-X e luz visível.
“As observações do XMM-Newton mostraram apenas o gás quente e as estrelas na galáxia. Se esta explosão tivesse sido uma explosão curta de raios gama, teríamos visto uma fonte enfraquecida de raios-X vindo do local, mas esse brilho residual não estava presente,” acrescenta a co-autora do estudo Michela Rigoselli do INAF-IASF.
Os astrónomos usaram então os telescópios óticos terrestres, incluindo o italiano Telescopio Nazionale Galileo e o francês Observatoire de Haute-Provence à procura de um sinal na luz visível algumas horas após a explosão.
"Mas mais uma vez não encontrámos nada. Sem sinal de raios X e luz visível e sem ondas gravitacionais medidas pelos detetores da Terra (LIGO/VIRGO/KAGRA), temos certeza de que o sinal veio de um magnetar”, conclui Sandro Mereghetti.
Magnetares: estrelas megamagnéticas, recentemente mortas
Quando estrelas com massa maior do que oito vezes a do Sol morrem, elas explodem numa supernova que dá origem a um buraco negro ou a uma estrela de neutrões.
As estrelas de neutrões são remanescentes estelares muito compactos, com mais massa do que o Sol, compactados numa esfera do tamanho de uma cidade. Eles giram rapidamente e possuem fortes campos magnéticos.
“Algumas estrelas de neutrões jovens têm campos magnéticos extra fortes, mais de 10.000 vezes superiores aos das estrelas de neutrões típicas - são chamadas magnetares. Eles emitem energia em explosões e, ocasionalmente, essas explosões são gigantescas”, esclarece Ashley Chrimes, investigadora da ESA.
No entanto, nos últimos 50 anos de observações de raios gama, foram apenas vistas três explosões gigantes de magnetares na nossa galáxia. A que foi detetada em dezembro de 2004, vinda de 30 000 anos-luz, foi tão poderosa que afetou as camadas superiores da atmosfera da Terra da mesma forma que afetam as explosões solares, que vêm de muito mais perto.
"A primeira confirmação de um magnetar fora da Via Láctea"
Esta recente explosão detetada pelo Integral da ESA "é a primeira confirmação de um magnetar fora da Via Láctea. Suspeitamos que algumas das outras ‘rajadas curtas de raios gama’ que o Integral e outros satélites revelaram também são explosões gigantes de magnetares”, afirma Sandro Mereghetti.
“Esta descoberta amplia a nossa busca por outros magnetares extragalácticos. Se conseguirmos encontrar mais, poderemos começar a compreender com que frequência estas explosões acontecem e como é que estas estrelas perdem energia no processo,” acrescenta Ashley Chrimes.
Jan-Uwe Ness, cientista do Projeto Integral da ESA, explica que “explosões de tão curta duração só podem ser captadas acidentalmente quando um observatório já está a apontar na direção certa. Por essa razão é tão importante o Integraç, que tem um grande campo de visão, mais de 3.000 vezes maior que a área do céu coberta pela Lua”.
M82 é uma galáxia brilhante onde nascem estrelas massivas, que vivem vidas curtas e turbulentas e que, quando morrem, dão origem a estrelas de neutrões. A descoberta de um magnetar nesta região confirma que os magnetares são provavelmente estrelas de neutrões jovens.