Duas explosões violentas em galáxias a bilhões de anos-luz de distância produziram recentemente a luz mais brilhante do Universo. Os cientistas entraram em ação pela primeira vez.
As explosões foram explosões de raios gama: curtas erupções da forma de energia mais energética do Universo.
Os telescópios capturaram a primeira explosão em julho de 2018. A segunda explosão, capturada em janeiro, produziu luz contendo cerca de 100 bilhões de vezes mais energia que a luz visível aos nossos olhos humanos.
Explosões de raios gama aparecem sem aviso e duram apenas alguns segundos, então os astrônomos tiveram que se mover rapidamente. Apenas 50 segundos depois que os satélites avistaram a explosão de janeiro, os telescópios na Terra giraram para capturar uma inundação de milhares de partículas de luz.
“Esses são, de longe, os fótons de maior energia já descobertos em uma explosão de raios gama”, disse Elisa Bernardini, cientista de raios gama, em um comunicado à imprensa.
Mais de 300 cientistas em todo o mundo estudaram os resultados; seu trabalho foi publicado quarta-feira na revista Nature.
Explosões de raios gama acontecem quase todos os dias, sem aviso prévio, e duram apenas alguns segundos. No entanto, as explosões de alta energia continuam sendo um mistério para os cientistas.
Os astrônomos pensam que vêm da colisão de estrelas de nêutrons ou de supernovas – eventos nos quais as estrelas ficam sem combustível, cedem à própria gravidade e colapsam em buracos negros.
“As explosões de raios gama são as explosões mais poderosas conhecidas no Universo e normalmente liberam mais energia em apenas alguns segundos do que o nosso Sol durante toda a sua vida”, disse o cientista de raios gama David Berge no comunicado.
“Eles podem brilhar em quase todo o universo visível”.
Após breves e intensas erupções de raios gama, seguem horas ou dias de pós-brilho.
Os telescópios observaram raios de baixa energia que vêm da explosão inicial e do brilho posterior.
“Muito do que aprendemos sobre GRBs [explosões de raios gama] nas últimas décadas veio da observação de suas sequelas em energias mais baixas”, disse a cientista da NASA Elizabeth Hays em comunicado.
Mas os cientistas nunca haviam captado a luz de ultra alta energia até essas duas observações recentes.
Em 14 de janeiro, dois satélites da NASA detectaram explosões em uma galáxia a mais de 4 bilhões de anos-luz de distância. Em 22 segundos, esses telescópios espaciais – o Observatório Neil Gehrels Swift e o Telescópio Espacial Fermi de raios gama – transmitiram as coordenadas da explosão para os astrônomos de toda a Terra.
Em 27 segundos após o recebimento das coordenadas, os astrônomos das Ilhas Canárias direcionaram dois telescópios principais para geração de imagens gama atmosféricas Cherenkov (MAGIC) em direção ao ponto exato no céu.
Os fótons inundaram esses telescópios pelos próximos 20 minutos, levando a novas revelações sobre algumas das propriedades mais ilusórias das explosões de raios gama.
“Acontece que estávamos perdendo aproximadamente metade do seu orçamento de energia até agora”, disse Konstancja Satalecka, um cientista que coordena as pesquisas da MAGIC por explosões de raios gama, no comunicado.
“Nossas medidas mostram que a energia liberada em raios gama de energia muito alta é comparável à quantidade irradiada em todas as energias mais baixas tomadas em conjunto. Isso é notável”.
Os fótons detectados por um raio gama estourado seis meses antes, em julho de 2018, não eram tão enérgicos ou tão numerosos quanto os da explosão de janeiro.
Mas a detecção anterior ainda era notável porque o fluxo de luz de alta energia veio 10 horas após a explosão inicial. A luz durou mais duas horas – profundamente na fase pós-brilho.
Em seu artigo, os pesquisadores sugeriram que os elétrons podem ter espalhado os fótons, aumentando a energia dos fótons. Outro artigo sobre as observações de janeiro sugeriu a mesma coisa.
Os cientistas suspeitavam há muito tempo que essa dispersão era uma maneira de as rajadas de raios gama produzirem tanta luz de energia ultra alta na fase pós-brilho. As observações dessas duas explosões confirmaram isso pela primeira vez.
Os cientistas esperam aprender mais ao girar os telescópios em direção a mais explosões de raios gama como estas no futuro.
“Graças a essas novas detecções terrestres, estamos vendo os raios gama das explosões de raios gama de uma maneira totalmente nova”, disse Hays.
Publicado em 21/11/2019
Artigo original: https://www.sciencealert.com/gamma-ray-burst-produces-the-highest-energy-photons-ever
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