Astrônomos detectam “primeiro batimento” de magnetar no espaço

Uma equipe internacional de astrônomos pode ter registrado um dos fenômenos mais extremos do Universo: o nascimento de um magnetar, um tipo de estrela de nêutrons com campos magnéticos extremamente intensos. O sinal foi identificado em uma explosão de raios gama que alcançou a Terra em 2023, na qual pesquisadores detectaram uma oscilação periódica na emissão de luz, interpretada como o “primeiro batimento” dessa estrela recém-formada.

O estudo, liderado pelo astrônomo Run-Chao Chen, da Universidade de Nanjing, é descrito como a primeira observação direta de um sinal periódico de um magnetar milissegundo dentro de uma explosão de raios gama. Segundo Chen, a descoberta é comparável a ouvir o batimento inicial de uma estrela recém-nascida. A pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomy.

Impressão artística do sinal do magnetar em GRB 230307A (Imagem: Yuja Tian e Yuting Wu, Nanjing Zhijiao Cloud Intelligent Technology Co., Ltd.)

Explosões de raios gama e a origem do sinal

As explosões de raios gama são os eventos mais energéticos do Universo e podem surgir de dois mecanismos conhecidos. As explosões de curta duração, com menos de dois segundos, geralmente estão ligadas a colisões entre estrelas de nêutrons, enquanto as de longa duração, superiores a dois segundos, acompanham supernovas de colapso de núcleo que dão origem a buracos negros.

No entanto, o GRB 230307A, detectado em 7 de março de 2023, destoou desse padrão. Com duração de 200 segundos, tornou-se a segunda explosão de raios gama mais intensa já registrada. A análise do comportamento da luz após o evento sugeriu que a explosão estava associada a uma fusão de estrelas de nêutrons, e não ao colapso de uma supernova, indicando a formação de um magnetar.

Outro caso semelhante foi o GRB 211211A, um burst de 50 segundos em 2021, também vinculado a uma kilonova, reforçando que certas explosões de longa duração podem originar magnetars em vez de buracos negros.

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O nascimento de um magnetar

Quando duas estrelas de nêutrons colidem, o objeto final depende de sua massa. Se ultrapassar cerca de 2,3 vezes a massa do Sol, deveria se tornar um buraco negro. Nos casos analisados, os dados indicam que o objeto formado era um magnetar, caracterizado por campos magnéticos cerca de mil vezes mais fortes que os de uma estrela de nêutrons comum.

Uma das duas formas de explosão de raios gamas é a colisão de duas estrelas de nêutrons, como representado na imagem ilustrativa acima. Crédito: Robin Dienel/Instituição Carnegie para a Ciência

A equipe de Chen encontrou evidências concretas em GRB 230307A: uma oscilação periódica na radiação de raios gama, com duração de apenas 160 milissegundos, apareceu 24,4 segundos após a detecção inicial. Segundo o físico Bing Zhang, da Universidade de Hong Kong, essa assinatura é compatível com o giro rápido de um magnetar recém-formado, que imprime um sinal periódico no jato de raios gama por meio de seu campo magnético.

A breve duração do sinal, visível apenas por 160 milissegundos, indica que o jato de raios gama se manteve simétrico rapidamente, ocultando o batimento logo em seguida. Esse fenômeno sugere que a explosão foi dominada por campos magnéticos, abrindo novas possibilidades para analisar e interpretar outros eventos de kilonova.

Implicações para a astronomia

A descoberta mostra que magnetars podem sobreviver a fusões de estrelas compactas e atuar como motores cósmicos poderosos. O resultado amplia a fronteira da astronomia multimodal, ligando raios gama, ondas gravitacionais e física de estrelas compactas.