Explosões de raios gama ( GRB Gamma Ray Burst ), flashes curtos e intensos de radiação energética vindos do espaço sideral são as explosões mais brilhantes do universo. Como os raios gama são bloqueados pela atmosfera, as explosões foram descobertas acidentalmente no final dos anos sessenta pelos satélites Vela, satélites de defesa enviados para monitorar explosões nucleares feitas pelo homem no espaço.
Desde sua descoberta, as explosões foram o foco de atenção com vários satélites dedicados lançados para explorar sua origem. No final dos anos noventa, percebeu-se que surgem rajadas longas (com duração de alguns segundos) durante a morte e o colapso de estrelas massivas, enquanto na primeira década deste século foi descoberto que rajadas mais curtas (durando menos que alguns segundos) surgem em fusões de estrelas de nêutrons. Esta última realização foi confirmada drasticamente há dois anos com observações simultâneas de ondas gravitacionais pelos detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo e uma curta explosão por dois satélites, Fermi da NASA e Integral da ESA.
Ainda há muitos mistérios envolvendo essas explosões, particularmente intrigante foi a questão de como a radiação de alta energia é produzida. Em janeiro passado, um detector de raios gama a bordo do satélite Neil Gehrels Swift, da Nasa, detectou a GRB 190114C, uma explosão brilhante ocorrida 4,5 bilhões de anos atrás em uma galáxia distante. Seguindo um gatilho do Swift, o telescópio MAGIC, um detector de Cherenkov no Observatório Roque de los Muchachos, em La Palma, na Espanha, girou em direção à localização da explosão e detectou fótons de energia extremamente alta (energias TeV) vindos dela. Os fótons de TeV de energia ultra-alta, que foram observados cerca de 50 segundos após a emissão imediata, na chamada fase de pós-luminescência, eram pelo menos 10 vezes mais energéticos do que os fótons de energia mais altos detectados anteriormente a partir de qualquer explosão.
Até agora apenas dados preliminares das observações do MAGIC foram postados. Ainda assim, o Prof. Evgeny Derishev do Instituto de Física Aplicada de Nizhny Novogorod e o Prof. Tsvi Piran da Universidade Hebraica de Jerusalém combinaram esses dados com observações de fótons de baixa energia (raios-X) realizados pelo Neil Gehrels Swift e mostraram que eles revelam os detalhes do mecanismo de emissão. Em um artigo publicado hoje no Astrophysical Journal Letters, os autores mostram que a radiação observada deve ter se originado em um jato movendo-se a 0,9999 a velocidade da luz em nossa direção. A radiação de alta energia observada por MAGIC foi emitida por elétrons acelerados para as energias TeV dentro do jato. O processo de emissão também pode ser identificado: é o chamado “mecanismo Compton inverso”, no qual elétrons de energia ultra-alta colidem com fótons de baixa energia e aumentam sua energia. Notavelmente, os mesmos elétrons relativísticos também estão produzindo os fótons “semente” de baixa energia via radiação síncrotron.
“A MAGIC encontrou a pedra de Rosetta de explosões de raios gama”, diz o professor Piran. “Essa detecção única nos permite, pela primeira vez, discriminar entre diferentes modelos de emissão e descobrir quais são as condições exatas na explosão. Também podemos entender agora por que essa radiação não foi observada no passado.” Os futuros telescópios Cherenkov, como o planejado Cherenkov Telescope Array, um projeto multinacional em construção, serão muito mais sensíveis do que MAGIC. A detecção atual sugere que muitos outros eventos desse tipo serão detectados no futuro e continuarão a lançar luz sobre esse mistério cósmico.
Publicado em 02/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-mechanism-gamma-ray-space-decoded.html
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