Stelele neutronice care fuzionează produc o explozie de raze gamma atunci când se unesc și se prăbușesc într-o gaură neagră. Observațiile a două astfel de explozii făcute de misiunea Compton a NASA arată că imediat înainte de ultima formă de existență, obiectele formează temporar o singură super stea neutronică imensă.
Astronomii care studiază observațiile din arhiva exploziilor puternice numite explozii scurte de raze gamma (GRB) au detectat modele de lumină ce indică scurta existență a unei stele neutronice „super grele” la scurt timp înainte să se transforme într-o gaură neagră. Acest obiect trecător masiv probabil s-a format din coliziunea a două stele neutronice, potrivit NASA.
„Ne-am uitat de aceste semnale la 700 de GRB-uri detectate cu Observatorul Neil Gehrels Swift de la NASA, Telescopul Spațial pentru raze Gamma Fermi și Observatorul Compton pentru Raze Gamma”, a explicat Cecilia Chirenti, cercetător la Universitatea Maryland, College Park (UMCP) și Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, care a prezentat descoperirile la cea de-a 241-a întâlnire a Societății Astronomice Americane din Seattle. „Am găsit aceste modele de raze gamma în două explozii observate de Compton la începutul anilor 1990”.
Un studiu ce descrie rezultatele, condus de Chirenti, a fost publicat pe 9 ianuarie în jurnalul științific Nature.
O stea neutronică se formează când miezul unei stele masive își epuizează combustibilul și se prăbușește. Aceasta produce o undă de șoc care împrăștie restul stelei într-o explozie de supernova. În mod obișnuit, stelele neutronice cuprind o masă mai mare decât cea a Soarelui nostru, într-o sferă cu mărimea asemănătoare unui oraș, însă de la o anumită masă încolo ele se prăbușesc în găuri negre.
Atât datele de la Compton cât și simulările de pe calculator arată că stelele mega neutronice înclină balanța cu 20% mai mult decât cea mai masivă și mai precis măsurată stea neutronică cunoscută – numită și J0740+6620 – care cântărește de aproape 2,1 ori mai mult decât masa Soarelui. Stelele neutronice super grele au de asemenea mărimi de aproape două ori mai mari decât o stea neutronică obișnuită, sau de aproape două ori lungimea Insulei Manhattan, scrie NASA.
Mega stelele neutronice se învârt de aproape 78.0000 de ori pe minut – de aproape două ori viteza J1748-2446ad, cea mai rapidă stea pulsar înregistrată. Această rotație rapidă sprijină pentru o scurtă perioadă de timp obiectele împotriva unei distrugeri mai mari, permițându-le să existe pentru câteva zecimi de secundă, după care ele continuă să formeze o gaură neagră cât ai clipi.
„Știm că GRB-urile scurte se formează atunci când stelele neutronice care orbitează una în jurul celeilalte se prăbușesc una în cealaltă și știm că în cele din urmă ele se prăbușesc într-o gaură neagră, însă secvența precisă a evenimentelor nu este înțeleasă prea bine”, a spus Cole Miller, profesor de astronomie de la UMCP și co-autor al studiului. „La un moment dat, gaura neagră care se naște erupe cu un jet de particule rapide care emit o fulgerare intensă de raze gamma, forma de lumină cu cea mai multă energie, și vrem să aflăm mai multe despre cum se întâmplă acest lucru”.
GRB-urile scurte strălucesc de obicei mai puțin de două secunde, însă emit o energie comparabilă cu ceea ce emit toate stelele din galaxia noastră timp de un an. Ele pot fi detectate la mai mult de un miliard de ani lumină distanță. Stelele neutronice ce fuzioneacă produc și valuri gravitaționale, unde în spațiu-timp care pot fi detectate de un număr tot mai mare de observatoare de pe Pământ.
Simulările de pe calculator ale acestor fuziuni arată că valurile gravitaționale dovedesc o creștere subită a frecvenței – depășind 1.000 de herți – pe măsură ce stelele neutronice se unesc. Aceste semnale sunt prea rapide și slabe pentru a fi detectate de actualele observații ale valurilor gravitaționale. Însă Chirenti și echipa ei au argumentat că semnale similare ar putea apărea în emisiile de raze gamma din GRB-urile scurte.
Astronomii numesc aceste semnale oscilații cvasiperiodice, sau QPO. Spre deosebire de, să zicem, sunetul constant al unui diapazon, QPO poate fi compus din câteva frecvențe apropiate care variază sau se disipează în timp. Atât razele gamma cât și oscilațiile cvasiperiodice ale valului gravitațional au originile în vârtejul de materie învolburată care are loc când cele două stele neutronice se contopesc.