Os satélites da ESA, INTEGRAL e XMM-Newton, detectaram e acompanharam uma explosão de raios gama da galáxia vizinha M82, que foi identificada como uma explosão de um magnetar – um tipo raro de estrela de neutrões altamente magnética. Este evento, captado e analisado por uma equipa internacional liderada pela Universidade de Genebra, marca a primeira erupção magnética confirmada fora da Via Láctea, aprofundando a nossa compreensão destes poderosos fenómenos cósmicos. Impressão artística de um magnetar. Os magnetares são os objetos cósmicos com os campos magnéticos mais fortes já medidos no Universo. Crédito: ESA
Uma equipa internacional, com a ajuda de satélites da ESA, e incluindo investigadores da UNIGE, detectou uma erupção massiva emanando de um magnetar, uma estrela de neutrões extremamente magnética.
À medida que o satélite INTEGRAL da ESA escaneava os céus, detectou uma onda de raios gama emanando da galáxia vizinha M82. Pouco depois desta observação, o telescópio espacial de raios X XMM-Newton da ESA procurou qualquer brilho residual do evento, mas não detectou nada. Um grupo de investigação internacional, com colaboradores da Universidade de Genebra (UNIGE), concluiu que a explosão foi uma explosão extragaláctica de um magnetar, um jovem Estrêla de Neutróns conhecido por seu intenso campo magnético. Esta descoberta foi documentada na revista Natureza.
A 15 de Novembro de 2023, o satélite INTEGRAL da ESA detectou uma explosão repentina de um objecto raro. Por apenas um décimo de segundo, uma pequena explosão de raios gama energéticos apareceu no céu. “Os dados de satélite foram recebidos no INTEGRAL Science Data Center (ISDC), baseado no site Ecogia do Departamento de Astronomia da UNIGE, de onde um alerta de explosão de raios gama foi enviado aos astrónomos de todo o mundo, apenas 13 segundos após a sua detecção,” explica Carlo Ferrigno, investigador associado sénior do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, PI do ISDC e coautor da publicação. O software IBAS (Integral Burst Alert System) forneceu uma localização automática coincidindo com a galáxia M82, a 12 milhões de anos-luz de distância. Este sistema de alerta foi desenvolvido e é operado por cientistas e engenheiros da UNIGE em colaboração com colegas internacionais.
Um sinal curioso de uma galáxia próxima
“Percebemos imediatamente que se tratava de um alerta especial. As explosões de raios gama vêm de longe 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, autor principal da publicação e colaborador do IBAS. A equipa solicitou imediatamente 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 nêutrons, a colisão teria criado ondas gravitacionais e têm um brilho residual em raios X e luz visível.
No entanto, as observações do XMM-Newton mostraram apenas o gás quente e as estrelas da galáxia. Usando telescópios ópticos terrestres, incluindo o Telescopio Nazionale Galileo italiano e o Observatoire de Haute-Provence francês, eles também procuraram um sinal na luz visível, começando apenas algumas horas após a explosão, mas novamente não encontraram nada. Sem sinal de raios X e luz visível, e sem ondas gravitacionais medidas por detectores na Terra (LIGO/VIRGEM/KAGRA), a explicação mais certa é que o sinal veio de um magnetar.
Magnetares: estrelas megamagnéticas, mortas recentemente
“Quando estrelas com mais massa do que oito vezes a do Sol morrem, elas explodem em uma supernova que deixa um buraco negro ou estrela de nêutrons atrás. As estrelas de nêutrons são remanescentes estelares muito compactos, com mais do que a massa do Sol, compactados em uma esfera do tamanho do Cantão de Genebra. Eles giram rapidamente e têm campos magnéticos fortes.” explica Volodymyr Savchenko, pesquisador associado sênior do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e coautor da publicação. Algumas estrelas de nêutrons jovens têm campos magnéticos extra fortes, mais de 10.000 vezes maiores que as estrelas de nêutrons típicas. Estes são chamados de magnetares. Eles emitem energia em explosões e, ocasionalmente, essas explosões são gigantescas.
No entanto, nos últimos 50 anos de observações de raios gama, apenas três explosões gigantes foram identificadas como provenientes de magnetares na nossa galáxia. Estas explosões são muito fortes: uma que foi detectada em Dezembro de 2004, veio de 30.000 anos-luz de nós, mas ainda era poderosa o suficiente para afectar as camadas superiores da atmosfera da Terra, como fazem as erupções solares, vindas de muito mais perto de nós.
A explosão detectada pelo INTEGRAL é a primeira confirmação firme de uma explosão magnetar fora do via Láctea. M82 é uma galáxia brilhante onde ocorre a formação de estrelas. Nessas regiões nascem estrelas massivas, vivem vidas curtas e turbulentas e deixam para trás uma estrela de nêutrons. “A descoberta de um magnetar nesta região confirma que os magnetares são provavelmente estrelas de neutrões jovens,” acrescenta Volodymyr Savchenko. A procura por mais magnetares continuará noutras regiões extragalácticas de formação estelar, para compreender estes extraordinários objetos astronómicos. Se os astrónomos conseguirem encontrar muitos mais, poderão começar a compreender com que frequência estas explosões acontecem e como as estrelas de neutrões perdem energia no processo.
INTEGRAL, um instrumento fundamental na corrida contra o tempo
Explosões de tão curta duração só podem ser capturadas acidentalmente quando um observatório já está apontando na direção certa. Isto torna o INTEGRAL com o seu grande campo de visão, mais de 3000 vezes maior que a área do céu coberta pela Lua, tão importante para estas detecções.
Carlo Ferrigno explica: “Nosso sistema automático de processamento de dados é altamente confiável e nos permite alertar a comunidade imediatamente”. Quando observações inesperadas como esta são captadas, o INTEGRAL e o XMM-Newton podem ser flexíveis nos seus horários, o que é essencial em descobertas cruciais em termos de tempo. Neste caso, se as observações tivessem sido realizadas apenas um dia depois, não teria havido uma prova tão forte de que se tratava de facto de um magnetar e não de uma explosão de raios gama.
Referência: “Uma explosão gigante magnetar na galáxia estelar próxima M82” por Sandro Mereghetti, Michela Rigoselli, Ruben Salvaterra, Dominik Patryk Pacholski, James Craig Rodi, Diego Gotz, Edoardo Arrigoni, Paolo D’Avanzo, Christophe Adami, Angela Bazzano, Enrico Bozzo, Riccardo Brivio, Sergio Campana, Enrico Cappellaro, Jerome Chenevez, Fiore De Luise, Lorenzo Ducci, Paolo Esposito, Carlo Ferrigno, Matteo Ferro, Gian Luca Israel, Emeric Le Floc’h, Antonio Martin-Carrillo, Francesca Onori, Nanda Rea , Andrea Reguitti, Volodymyr Savchenko, Damya Souami, Leonardo Tartaglia, William Thuillot, Andrea Tiengo, Lina Tomasella, Martin Topinka, Damien Turpin e Pietro Ubertini, 24 de abril de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4
