Colisão de estrelas de neutrões brilhou 10 minutos em raios X e não meio segundo

As colisões de estrelas de neutrões anunciam-se normalmente em menos de dois segundos: um pico de raios gama, seguido de um brilho residual que se desvanece. Uma colisão a seis mil milhões de anos-luz de distância seguiu esse guião durante menos de meio segundo. Depois, em vez de se calar, continuou a emitir raios-X durante quase dez minutos.

O satélite Einstein Probe, da China, captou toda a sequência, e é o clarão de raios-X inicial mais longo alguma vez registado a partir de uma fusão de estrelas de neutrões. A equipa internacional responsável pelo estudo, artigo de capa da revista Science Bulletin, defende que os minutos extra vieram do que quer que tenha sobrado da colisão. O culpado mais plausível é um magnetar, uma estrela de neutrões recém-nascida que gira rapidamente e possui um campo magnético suficientemente forte para continuar a injetar energia na explosão. Se estiverem certos, os observatórios de raios gama têm captado apenas o compasso de abertura destas colisões.

Isto é importante muito para além de um único evento. As fusões de estrelas de neutrões são o local onde o Universo forja elementos pesados como o ouro e a platina, e abalam o espaço-tempo com força suficiente para os detetores de ondas gravitacionais na Terra as sentirem. O que sobrevive à colisão — um buraco negro ou uma estrela de neutrões supermagnetizada — diz aos físicos quanta matéria pode ser comprimida antes de a gravidade vencer.

Como é que uma explosão de meio segundo se transformou em dez minutos

O evento tem dois nomes, EP250704a em raios-X e GRB 250704B em raios gama, porque três naves espaciais o viram ao mesmo tempo. A missão sino-francesa SVOM e o observatório Insight-HXMT, da China, registaram o clarão de raios gama, enquanto o Telescópio de Raios-X de Campo Largo do Einstein Probe observou o mesmo ponto em raios-X suaves, de menor energia.

A maioria dos telescópios de raios-X tem um campo de visão estreito e só se viram para uma explosão depois de um detetor de raios gama dar o alarme, pelo que os primeiros raios-X já desapareceram quando começam a observar. O Einstein Probe usa ótica de olho de lagosta que observa continuamente uma grande porção do céu, o que significa que já estava a olhar quando a colisão ocorreu.

“O evento parecia inicialmente um GRB curto normal, produzindo um clarão brilhante com duração inferior a meio segundo”, disse An Li, estudante de doutoramento na Universidade Normal de Pequim que estava de serviço como defensora de transientes da missão. “No entanto, em vez de se desvanecer, a fonte continuou a emitir episódios de raios-X suaves durante quase dez minutos.”

A corrida para identificar a fonte coube a Niccolò Passaleva, estudante de pós-graduação no grupo de Eleonora Troja na Universidade de Roma Tor Vergata. “Estava a viajar para casa de comboio e, de repente, estava a correr contra o tempo para requisitar um dos maiores telescópios do mundo a partir do meu portátil”, disse. Em minutos, o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Chile, estava apontado para o brilho que se desvanecia.

O seu espectrógrafo X-Shooter dividiu a luz nas suas cores componentes e encontrou linhas de absorção que deram um desvio para o vermelho de 0,661, uma medida de quanto o Universo em expansão esticou a luz no seu caminho até aqui. Isto coloca a explosão a mais de seis mil milhões de anos-luz de distância: aconteceu antes de o Sol e os seus planetas existirem.

Porque é que não foi uma estrela moribunda

Clarões de raios-X longos não são novidade por si só. Estrelas massivas que colapsam no final das suas vidas também produzem explosões duradouras, e essas mortes vêm acompanhadas de uma supernova. Por isso, a equipa usou a câmara FORS2 do VLT para procurar uma em imagens profundas da galáxia hospedeira. Não encontraram nada.

A distância, a ausência de supernova e as propriedades da própria explosão apontam em conjunto para uma fusão de objetos compactos, o termo genérico para estrelas de neutrões e buracos negros. Os raios-X também se comportaram de uma forma que o modelo padrão não consegue explicar. Em vez de um pico forte de matéria a cair sobre o remanescente, seguido de um brilho residual que se desvanece suavemente a partir da expansão da explosão, a emissão cintilou e mudou o seu espetro durante minutos. De acordo com a equipa, esse padrão significa que o motor central continuou a funcionar muito depois de os raios gama terem parado.

“Uma explicação plausível é que a fusão produziu uma estrela de neutrões de rotação rápida e altamente magnetizada, conhecida como magnetar, que alimentou a emissão prolongada de raios-X e continuou a injetar energia”, disse Yi-Han Iris Yin, estudante de doutoramento na Universidade de Hong Kong que liderou a análise da emissão de alta energia.

0,4 segundos de raios gama, 560 segundos de raios-X

Os números explicam porque é que os astrónomos têm perdido esta fase. O clarão de raios gama durou cerca de 0,4 segundos. Os raios-X suaves duraram aproximadamente 560 segundos, cerca de 1.400 vezes mais. Trabalhos anteriores tinham inferido que cerca de 30 por cento das erupções curtas de raios gama poderiam esconder uma fase de raios-X alimentada pelo motor com cerca de 100 segundos, a julgar pela rapidez com que os seus brilhos residuais se desvaneciam, mas ninguém tinha visto uma diretamente. Esta durou mais de cinco vezes mais do que essas estimativas.

“Embora esta emissão duradoura transportasse energia substancial, o seu espetro era tão suave que, para uma explosão a esta distância cosmológica típica, teria permanecido abaixo do limiar de deteção dos instrumentos de raios gama convencionais, como o Burst Alert Telescope do Swift”, disse Bin-Bin Zhang, da Universidade de Nanquim, coautor correspondente. Por outras palavras, missões anteriores teriam registado uma explosão de meio segundo perfeitamente normal.

Um magnetar encaixaria nesse comportamento. Uma estrela de neutrões comprime mais massa do que o Sol numa bola com cerca de 20 quilómetros de diâmetro, aproximadamente do tamanho de uma cidade, e o campo magnético de um magnetar é cerca de mil vezes mais forte do que o de uma estrela de neutrões normal. “Os magnetares são estrelas de neutrões de rotação rápida com campos magnéticos enormes. Quando dissipam o seu poder magnético para o ambiente, podem tornar qualquer explosão mais brilhante e duradoura”, disse Troja, que figura entre os autores correspondentes do artigo. “Quando vi os dados de raios-X deste novo evento, percebi que algo se passava.”

O que não fica resolvido

O magnetar é uma interpretação, não uma observação. Os investigadores chamam-lhe a explicação mais plausível, e o próprio título do artigo é cauteloso, falando de uma “fusão de objetos compactos” em vez de nomear o par. Uma estrela de neutrões a colidir com um buraco negro também se enquadra nesse termo.

Não há sinal de ondas gravitacionais para resolver a questão. A seis mil milhões de anos-luz, a colisão estava muito além do alcance dos detetores atuais, que só conseguem ouvir fusões de estrelas de neutrões até algumas centenas de milhões de anos-luz. O caso a favor de uma fusão assenta na ausência de supernova e nas propriedades da explosão, que são evidências fortes mas indiretas.

É também um único evento. Candidatos anteriores desvaneceram-se demasiado depressa para serem analisados, pelo que ninguém sabe ainda quantas explosões curtas escondem uma fase de raios-X, ou quantas deixam um magnetar em vez de um buraco negro. A equipa suspeita que o fenómeno é comum; só uma amostra maior o poderá demonstrar.

Perguntas frequentes sobre fusões de estrelas de neutrões e magnetares

O que é um magnetar?

Um magnetar é uma estrela de neutrões com um campo magnético extremo, cerca de mil vezes mais forte do que o de uma estrela de neutrões normal. Os magnetares jovens rodam rapidamente e, à medida que perdem energia magnética, podem alimentar o seu ambiente, tornando uma explosão mais brilhante e duradoura.

O que é uma erupção curta de raios gama?

Uma erupção curta de raios gama é um clarão de radiação de alta energia com duração inferior a cerca de dois segundos. Pensa-se que a maioria resulta de colisões entre duas estrelas de neutrões ou entre uma estrela de neutrões e um buraco negro. Erupções mais longas vêm geralmente de estrelas massivas em colapso e chegam acompanhadas de uma supernova.

Qual foi a distância desta colisão de estrelas de neutrões?

A luz viajou durante mais de seis mil milhões de anos para chegar à Terra. A equipa mediu um desvio para o vermelho de 0,661 com o espectrógrafo X-Shooter do Very Large Telescope, o que significa que a explosão aconteceu antes de o Sol e os planetas se terem formado.

O que é o Einstein Probe?

O Einstein Probe é um telescópio espacial de raios-X liderado pela China, construído com parceiros como a Agência Espacial Europeia e o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, na Alemanha. O seu telescópio de campo largo examina grandes áreas do céu em raios-X suaves e já detetou centenas de clarões breves de raios-X vindos de galáxias distantes.

O que vem a seguir

O evento foi detetado a 4 de julho de 2025, e o artigo foi publicado na Science Bulletin em 2026. O Einstein Probe, em órbita desde janeiro de 2024, continua a examinar o céu, e cada novo clarão rápido de raios-X com uma distância medida aumenta a amostra de que a equipa precisa.

O objetivo maior é uma correspondência com ondas gravitacionais. Desde 2017, quando uma fusão de estrelas de neutrões foi vista tanto em ondas gravitacionais como em luz pela primeira vez, os astrónomos procuram mais sinais que possam viajar juntamente com essas ondulações. “Estou muito entusiasmado com a próxima ronda de observações de ondas gravitacionais, quando poderemos finalmente emparelhar um destes clarões de raios-X com uma explosão de ondas gravitacionais da mesma fonte”, disse Passaleva. Uma fusão mais próxima captada em ambos mostraria exatamente o que a colisão deixou para trás.

Referência: Li, Wang, Passaleva, An et al., “Minutes-long soft X-ray prompt emission from a compact object merger,” Science Bulletin, 2026. DOI: 10.1016/j.scib.2026.08.021

Etiquetas: magnetar, Very Large Telescope, Einstein Probe, Eleonora Troja, estrelas de neutrões, explosões de raios gama