Utilizando dados do Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA, os pesquisadores descobriram um pico de energia único após a explosão de raios gama mais brilhante já vista, sugerindo a aniquilação de elétrons e pósitrons.
Esta descoberta fornece novos insights sobre o comportamento dos jatos cósmicos e as condições extremas após tais explosões.
Em outubro de 2022, os astrônomos ficaram surpresos com o que foi rapidamente apelidado de BOAT como a explosão de raios gama (GRB) mais brilhante de todos os tempos. Agora, uma equipe científica internacional relata que dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA revelam uma característica nunca vista antes.
Característica Espectral Sem Precedentes Identificada:
Poucos minutos após a erupção do BOAT, o Monitor de Explosão de Raios Gama do Fermi registrou um pico de energia incomum que chamou nossa atenção, – disse a pesquisadora principal Maria Edvige Ravasio da Universidade Radboud em Nijmegen, Holanda, e afiliada ao Observatório Brera, parte do INAF (Instituto Nacional Italiano de Astrofísica) em Merate, Itália. Quando vi esse sinal pela primeira vez, fiquei arrepiado. Nossa análise desde então mostra que é a primeira linha de emissão de alta confiança já vista em 50 anos de estudo de GRBs.-
Um artigo sobre a descoberta aparece na edição de 26 de julho do periódico Science.
Quando a matéria interage com a luz, a energia pode ser absorvida e reemitida de maneiras características. Essas interações podem clarear ou escurecer cores (ou energias) específicas, produzindo características-chave visíveis quando a luz é espalhada, como um arco-íris, em um espectro. Essas características podem revelar uma riqueza de informações, como os elementos químicos envolvidos na interação. Em energias mais altas, as características espectrais podem revelar processos de partículas específicos, como a aniquilação de matéria e antimatéria para produzir raios gama.
Embora alguns estudos anteriores tenham relatado possíveis evidências de características de absorção e emissão em outras GRBs, o exame subsequente revelou que todas elas podem ser apenas flutuações estatísticas. O que vemos no BOAT é diferente,- disse o coautor Om Sharan Salafia no Observatório INAF-Brera em Milão, Itália. Determinamos que as chances de que essa característica seja apenas uma flutuação de ruído são menores que uma chance em meio bilhão.
A Natureza e o Impacto das Explosões de Raios Gama
GRBs são as explosões mais poderosas do cosmos e emitem grandes quantidades de raios gama, a forma de luz de maior energia. O tipo mais comum ocorre quando o núcleo de uma estrela massiva esgota seu combustível, colapsa e forma um buraco negro de rotação rápida. A matéria que cai no buraco negro alimenta jatos de partículas de direção oposta que atravessam as camadas externas da estrela quase na velocidade da luz. Detectamos GRBs quando um desses jatos aponta quase diretamente para a Terra.
O BOAT, formalmente conhecido como GRB 221009A, entrou em erupção em 9 de outubro de 2022 e saturou prontamente a maioria dos detectores de raios gama em órbita, incluindo aqueles no Fermi. Isso os impediu de medir a parte mais intensa da explosão. Observações reconstruídas, juntamente com argumentos estatísticos, sugerem que o BOAT, se fizer parte da mesma população de GRBs detectados anteriormente, foi provavelmente a explosão mais brilhante a aparecer nos céus da Terra em 10.000 anos.
Insights sobre interações de partículas cósmicas
A linha de emissão putativa aparece quase 5 minutos após a explosão ter sido detectada e bem depois de ter diminuído o suficiente para encerrar os efeitos de saturação para Fermi. A linha persistiu por pelo menos 40 segundos, e a emissão atingiu um pico de energia de cerca de 12 MeV (milhões de elétron-volts). Para comparação, a energia da luz visível varia de 2 a 3 elétron-volts.
Então, o que produziu essa característica espectral? A equipe acha que a fonte mais provável é a aniquilação de elétrons e suas contrapartes de antimatéria, pósitrons.
Quando um elétron e um pósitron colidem, eles se aniquilam, produzindo um par de raios gama com uma energia de 0,511 MeV, – disse o coautor Gor Oganesyan no Gran Sasso Science Institute e no Gran Sasso National Laboratory em L’Aquila, Itália. Como estamos olhando para o jato, onde a matéria está se movendo a uma velocidade próxima à da luz, essa emissão se torna muito deslocada para o azul e empurrada para energias muito mais altas.-
Direções de pesquisa futura e colaboração
Se essa interpretação estiver correta, para produzir uma linha de emissão com pico de 12 MeV, as partículas aniquiladoras teriam que estar se movendo em nossa direção a cerca de 99,9% da velocidade da luz.
Após décadas estudando essas incríveis explosões cósmicas, ainda não entendemos os detalhes de como esses jatos funcionam,- observou Elizabeth Hays, cientista do projeto Fermi no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Encontrar pistas como essa notável linha de emissão ajudará os cientistas a investigar esse ambiente extremo mais profundamente.-
O Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi é uma parceria de astrofísica e física de partículas gerenciada por Goddard. Fermi foi desenvolvido em colaboração com o U.S.
Department of Energy, com contribuições importantes de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.’,
Publicado em 31/07/2024 10h43
Artigo original: