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Alguns cientistas acham que encontraram a assinatura de uma supernova oculta no brilho posterior da mais brilhante explosão de raios gama (GRB) já observada. Outros não têm tanta certeza.
Em 9 de outubro de 2022, os detectores de raios gama Swift e Fermi em órbita observaram a mais brilhante explosão de raios gama (GRB) já vista: GRB 221009A. Astrônomos de todo o mundo responderam rapidamente direcionando tantos telescópios quanto possível para a localização do GRB, gastando mais de dois meses coletando observações de acompanhamento.
Agora, alguns astrônomos que se debruçaram sobre os dados de acompanhamento concluíram que a evidência de uma supernova poderia realmente estar escondida no brilho das consequências do GRB. Se confirmada, a descoberta apoiaria a visão predominante de que os GRB realmente fazem parte do processo explosivo que vê estrelas massivas colapsarem em buracos negros.
Um artigo detalhando a descoberta de GRB 221009A foi publicado em 28 de março no The Astrophysical Journal Letters. Outro estudo analisando a curva de luz do GRB e possível assinatura de supernova também foi publicado na revista no mesmo dia.
O que causa uma explosão de raios gama (GRB)?
Explosões de raios gama são as manifestações mais intensas de energia conhecidas no universo. Mas sua natureza exata ainda é uma questão de debate e pesquisa em andamento. Atualmente, os astrônomos pensam que os GRBs às vezes são causados pelo colapso de estrelas particularmente massivas. Mas acredita-se que outros GRBs sejam o resultado de duas estrelas de nêutrons em colisão – ou talvez processos completamente diferentes.
Robert Kirshner, diretor do projeto Thirty Meter Telescope International Observatory e um especialista de longa data em supernovas que não esteve envolvido em nenhum dos estudos, diz à Astronomy que quando os GRBs foram encontrados pela primeira vez na década de 1980, “havia tantas teorias sobre o que poderiam ser quanto houve eventos reais.
Mas agora, diz ele, “a visão predominante é [que os GRBs] estão relacionados às supernovas. Eles são encontrados quando estrelas massivas desaparecem e seu núcleo colapsa provavelmente em um buraco negro em vez de uma estrela de nêutrons”.
Entendendo o GRB mais brilhante até agora
GRB 221009A não foi a explosão de raios gama mais poderosa já detectada em termos absolutos. Mas sua combinação de brilho intrínseco e sua relativa proximidade com a Terra o tornaram de longe o mais brilhante já observado.
De fato, “GRB 221009A foi provavelmente a explosão mais brilhante nas energias de raios X e raios gama desde o início da civilização humana”, disse Eric Burns, astrônomo da Louisiana State University, em um comunicado da NASA.
Mas como a explosão inicial de radiação de GRB 221009A foi tão forte, detectar uma assinatura de supernova enterrada dentro dela é uma tarefa extremamente difícil. É por isso que uma equipe de astrônomos liderada pelo professor da Universidade de Cardiff Stephen Smartt e pelo estudante de doutorado Michael Fulton usou o telescópio PanSTARRS no Havaí, bem como dados de vários outros telescópios ao redor do mundo, para monitorar a luz do objeto escurecido até que ele desmaiasse. de visão atrás do Sol em dezembro. A equipe diz que, embora o sinal seja fraco, eles veem evidências de que o escurecimento da luz do GRB inclui a assinatura reveladora de uma supernova.
O GRB 221009A se enquadra na categoria de rajadas de raios gama “longas”, o que significa qualquer coisa que dure mais do que alguns segundos. “A maioria, mas não todos, desses longos GRBs foram associados a uma supernova que surgiu 10 ou 20 dias depois”, diz Smartt à Astronomy. “Então, a ideia é que isso dê a assinatura da morte imediata de uma estrela massiva e provavelmente a formação de um buraco negro.”
Quando um disco de acreção se forma em torno de um buraco negro, pode levar à ejeção de um jato concentrado de energia. E quando esse jato varre a Terra, nós o vemos como um longo GRB.
“Mas também há material que é ejetado na velocidade da supernova, algumas dezenas de milhares de quilômetros por segundo, não na velocidade da luz como no jato”, diz Smartt. Quando esse material se transforma em gás no meio interestelar circundante, ele o aquece para produzir o flash brilhante visto como uma supernova. E esse flash chega no momento em que o brilho do jato inicial do buraco negro está diminuindo.
Goddard Space Flight Center da NASA
Houve algumas exceções, diz Smartt, em que nenhuma supernova foi observada após um longo GRB, mas esses foram casos peculiares. Então, diz ele, é de grande interesse ver se esse GRB mais brilhante de todos se encaixa na expectativa ou acaba sendo uma exceção.
Para descobrir, Smartt e sua equipe realizaram o mais longo e extenso dos muitos conjuntos de observações realizadas no declínio do brilho de GRB 221009A. Depois de meses de análise cuidadosa, ele e sua grande equipe internacional de colaboradores dizem que veem evidências do esperado ligeiro aumento de uma supernova na curva decrescente de luz do GRB. Essa saliência, dizem eles, combina bem com as previsões para a esperada assinatura de supernova.
Uma outra equipe também relatou a detecção de sinais da supernova enterrada. Mas algumas outras equipes relataram resultados negativos. Então, por enquanto, a questão permanece incerta.
Mais informações sobre a GRB 221009A
Mais trabalho de acompanhamento é necessário para resolver a questão do que realmente causou o GRB 221009A, diz Smartt. E esse trabalho pode assumir pelo menos duas formas.
A primeira abordagem é continuar a analisar os dados existentes. E um projeto planejado visa combinar todos os dados coletados pelas diferentes equipes de observação para fornecer um conjunto de medições mais rico e profundo para a curva de luz do GRB 221009A.
Em segundo lugar, uma vez que a parte do céu de GRB 221009A ressurge por trás do Sol, os pesquisadores podem capturar imagens muito mais longas e profundas da região onde ocorreu a explosão. Isso, diz Smartt, fornecerá os dados de fundo altamente detalhados necessários para subtraí-lo da curva de luz do GRB. Isso fornecerá uma imagem muito mais confiável da evolução de GRB 221009 A, ajudando a revelar se o alegado brilho da supernova era realmente real ou apenas um artefato espúrio.
Kirshner diz que “a emissão de rádio deve ser detectável por anos, então, à medida que você coleta mais informações e vê como ela evolui, você tem mais controle sobre o que é o fenômeno físico e pode decifrá-lo melhor”.
Ele também diz que alguns pesquisadores agora acham que o sinal da supernova está realmente enterrado nos dados do GRB. Mas ele acrescenta que outros analisaram dados, incluindo os do Telescópio Espacial James Webb, e não viram nenhum sinal de supernova. “Eu diria que não está claro”, acrescenta.
“Essa pode ser a coisa mais interessante: a ambigüidade”, diz Kirshner. Vimos apenas relativamente poucas dessas associações GRB-supernova, diz ele. “Quem sabe se já vimos todos os tipos diferentes?”
De qualquer forma, definir exatamente o que aconteceu com GRB 221009 será uma adição valiosa para nossa compreensão desses eventos misteriosos e poderosos. E confirmar a observação ajudaria a estabelecer que realmente temos um bom entendimento dos GRBs.
Por outro lado, Smartt diz: “Se não encontrarmos uma supernova, isso é potencialmente mais empolgante” do que a detecção real, pois isso exigiria uma reavaliação total dos modelos.
Publicado em 15/04/2023 22h43
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