A presença de raios gama extraordinariamente energéticos vistos em alguns pós-brilho de intensas explosões de raios gama (GRBs) pode ser explicada por um novo modelo matemático desenvolvido por pesquisadores do RIKEN. Esta descoberta pode ajudar a esclarecer a origem dos GRBs.
Um GRB é uma erupção espetacular de energia produzida por eventos violentos, como a morte explosiva de uma estrela massiva ou a colisão de duas estrelas de nêutrons. Um GRB também dispara um jato de matéria e energia no material que cercava a estrela, chocando partículas como prótons e elétrons e fazendo com que emitam radiação. Os fótons emitidos, variando de ondas de rádio a raios gama, podem ser detectados da Terra como um brilho residual GRB.
A grande maioria das observações de pós-brilho do GRB pode ser explicada por teorias atuais, o que não deve ser surpresa: elas não seriam as teorias atuais se não correspondessem à realidade. Mas os reflexos de dois GRBs recentes produziram raios gama com energias extraordinariamente altas que forçam essas teorias. “A surpresa com essas duas explosões foi que nunca havíamos detectado fótons tão energéticos antes”, diz Donald Warren, do Programa Interdisciplinar de Ciências Matemáticas e Teóricas RIKEN (iTHEMS).
Para explicar os raios gama incomuns, os pesquisadores compararam dois modelos teóricos de pós-brilho. O primeiro foi baseado na teoria convencional, sugerindo que a distribuição de energia entre os elétrons chocados segue uma curva bastante simples, conhecida como distribuição da lei de potência. Nesse cenário, a maioria dos elétrons tem relativamente pouca energia e apenas alguns têm as energias mais altas. É importante manter um senso de perspectiva embora. “Mesmo os elétrons de baixa energia aqui seriam os reis da pilha de energia no Sistema Solar”, comenta Warren.
Seu segundo modelo adicionou alguns chamados elétrons térmicos à mistura. Eles têm uma distribuição de energia diferente, que se assemelha à maneira como as moléculas de um gás quente compartilham sua energia.
“Uma vez que os dois modelos preveem diferentes números de elétrons em certas energias, eles preveem diferentes emissões de fótons como consequência”, diz Warren.
O segundo modelo apresenta mais elétrons na energia certa para gerar os raios gama de alta energia vistos no pós-brilho dos dois GRBs altamente energéticos. “A conclusão mais importante do artigo é que os elétrons térmicos aumentam significativamente a emissão que você obtém nas energias de fótons mais altas”, diz Warren.
Isso significa que o segundo modelo oferece potencialmente uma melhor descrição desses reflexos GRB. “O próximo passo é usar esse novo modelo para estimar os parâmetros de alguns GRBs, para garantir que ele se encaixe nas observações pelo menos tão bem quanto o modelo atual”, diz Warren. Isso poderia ajudar os astrônomos a refinar suas teorias sobre como os próprios GRBs ocorrem.
Publicado em 06/04/2022 13h23
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