O flash é uma das explosões de raios gama de curta duração mais energéticas já observadas.
Pela primeira vez, os pesquisadores capturaram a luz de comprimento de onda milimétrico de uma intensa explosão provocada pela fusão de uma estrela de nêutrons e outra estrela usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um observatório internacional operado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA. Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO).
Os cientistas também determinaram que essa explosão de luz foi uma das mais poderosas explosões de raios gama de curta duração já observadas, produzindo um dos pós-luminosos mais luminosos já registrados. As descobertas foram publicadas recentemente no The Astrophysical Journal Letters.
As explosões mais brilhantes e energéticas do universo, as explosões de raios gama (GRBs), podem produzir mais energia em poucos segundos do que o nosso Sol produzirá em toda a sua vida. GRB 211106A pertence a uma subclasse GRB chamada rajadas de raios gama de curta duração. A fusão catastrófica de sistemas estelares binários contendo estrelas de nêutrons leva a essas explosões, que se acredita serem a fonte dos metais mais pesados do Universo, como platina e ouro.
“Essas fusões ocorrem por causa da radiação de ondas gravitacionais que remove energia da órbita das estrelas binárias, fazendo com que as estrelas girem uma em direção à outra”, disse Tanmoy Laskar, que em breve começará a trabalhar como professor assistente de física e astronomia na Universidade de Utah. “A explosão resultante é acompanhada por jatos que se movem perto da velocidade da luz. Quando um desses jatos é apontado para a Terra, observamos um pulso curto de radiação de raios gama ou um GRB de curta duração.”
Um GRB de curta duração geralmente dura apenas alguns décimos de segundo. Os cientistas então procuram um brilho residual, uma emissão de luz causada pela interação dos jatos com o gás circundante. Mesmo assim, eles são difíceis de detectar; apenas meia dúzia de GRBs de curta duração foram detectados em comprimentos de onda de rádio, e até agora nenhum havia sido detectado em comprimentos de onda milimétricos. Laskar, que liderou a pesquisa enquanto bolsista de excelência na Radboud University, na Holanda, disse que a dificuldade é a imensa distância dos GRBs e as capacidades tecnológicas dos telescópios.
“Os pós-luminosos GRB de curta duração são muito luminosos e energéticos. Mas essas explosões ocorrem em galáxias distantes, o que significa que a luz delas pode ser bastante fraca para nossos telescópios na Terra. Antes do ALMA, os telescópios milimétricos não eram sensíveis o suficiente para detectar esses reflexos.”
A cerca de 20 bilhões de anos-luz da Terra, GRB 211106A não é exceção. A luz desta explosão de raios gama de curta duração era tão fraca que, enquanto as primeiras observações de raios-X com o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA viram a explosão, a galáxia hospedeira era indetectável naquele comprimento de onda, e os cientistas não foram capazes de determinar exatamente onde a explosão estava vindo.
“A luz pós-brilho é essencial para descobrir de qual galáxia vem uma explosão e para aprender mais sobre a própria explosão. Inicialmente, quando apenas a contraparte de raios-X foi descoberta, os astrônomos pensaram que essa explosão poderia estar vindo de uma galáxia próxima”, disse Laskar, acrescentando que uma quantidade significativa de poeira na área também obscureceu o objeto da detecção em observações ópticas com o Telescópio Espacial Hubble.
Cada comprimento de onda adicionou uma nova dimensão à compreensão dos cientistas sobre o GRB, e o milímetro, em particular, foi fundamental para descobrir a verdade sobre a explosão. “As observações do Hubble revelaram um campo imutável de galáxias. A sensibilidade inigualável do ALMA nos permitiu identificar a localização do GRB nesse campo com mais precisão, e acabou sendo em outra galáxia fraca, que está mais distante. Isso, por sua vez, significa que essa explosão de raios gama de curta duração é ainda mais poderosa do que pensávamos, tornando-a uma das mais luminosas e energéticas já registradas”, disse Laskar.
Wen-fai Fong, professor assistente de física e astronomia da Northwestern University, acrescentou: “Esta curta explosão de raios gama foi a primeira vez que tentamos observar um evento desse tipo com o ALMA. Afterglows para rajadas curtas são muito difíceis de encontrar, então foi espetacular ver este evento brilhando tanto. Depois de muitos anos observando essas explosões, essa descoberta surpreendente abre uma nova área de estudo, pois nos motiva a observar muitas outras com o ALMA e outros conjuntos de telescópios no futuro.”
Joe Pesce, Diretor do Programa da National Science Foundation do NRAO/ALMA, disse: “Essas observações são fantásticas em muitos níveis. Eles fornecem mais informações para nos ajudar a entender as enigmáticas explosões de raios gama (e a astrofísica de estrelas de nêutrons em geral), e demonstram como as observações de vários comprimentos de onda com telescópios espaciais e terrestres são importantes e complementares na compreensão dos fenômenos astrofísicos.”
E ainda há muito trabalho a ser feito em vários comprimentos de onda, tanto com novos GRBs quanto com GRB 211106A, o que pode revelar surpresas adicionais sobre essas rajadas. “O estudo de GRBs de curta duração requer a rápida coordenação de telescópios ao redor do mundo e no espaço, operando em todos os comprimentos de onda”, disse Edo Berger, professor de astronomia da Universidade de Harvard.
“No caso do GRB 211106A, usamos alguns dos telescópios mais poderosos disponíveis – ALMA, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation, Observatório de raios-X Chandra da NASA e o Telescópio Espacial Hubble. Com o já operacional Telescópio Espacial James Webb (JWST), e futuros telescópios ópticos e de rádio de 20-40 metros, como o VLA de próxima geração (ngVLA), poderemos produzir uma imagem completa desses eventos cataclísmicos e estudá-los em níveis sem precedentes. distâncias.”
Laskar acrescentou: “Com o JWST, agora podemos obter um espectro da galáxia hospedeira e conhecer facilmente a distância e, no futuro, também poderíamos usar o JWST para capturar brilhos infravermelhos e estudar sua composição química. Com o ngVLA, poderemos estudar a estrutura geométrica dos pós-brilho e o combustível de formação de estrelas encontrado em seus ambientes hospedeiros com detalhes sem precedentes. Estou animado com essas próximas descobertas em nosso campo.”
Publicado em 05/10/2022 09h43
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