A boa sorte e o equipamento científico de ponta permitiram aos cientistas observar um jato de Raio Gama com um radiotelescópio e detectar a polarização das ondas de rádio pela primeira vez – aproximando-nos de uma compreensão do que causa as explosões mais poderosas do universo. .
As rajadas de raios gama (GRBs) são as explosões mais enérgicas do universo, irradiando poderosos jatos que percorrem o espaço a mais de 99,9% da velocidade da luz, como uma estrela muito mais massiva do que o nosso sol colapsa no final de sua vida para produzir um buraco negro.
Estudar a luz dos jatos Gamma Ray Burst ao detectá-la viajando pelo espaço é a nossa melhor esperança de entender como esses poderosos jatos são formados, mas os cientistas precisam ser rápidos para posicionar seus telescópios e obter os melhores dados. A detecção de ondas de rádio polarizadas a partir do jato de uma explosão, possibilitada por uma nova geração de radiotelescópios avançados, oferece novas pistas para esse mistério.
A luz desse evento específico, conhecida como GRB 190114C, que explodiu com a força de milhões de sóis da TNT há cerca de 4,5 bilhões de anos, alcançou o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA em 14 de janeiro de 2019.
Um alerta rápido da Swift permitiu que a equipe de pesquisa dirigisse o telescópio Atacama Grande Milímetro / Submilimetro (ALMA) no Chile para observar a explosão apenas duas horas após a descoberta do Swift. Duas horas depois, a equipe pôde observar o GRB a partir do telescópio Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky, quando este se tornou visível no Novo México, EUA.
A combinação das medições desses observatórios permitiu que a equipe de pesquisa determinasse a estrutura dos campos magnéticos dentro do próprio jato, o que afeta como a luz do rádio é polarizada. Teorias prevêem arranjos diferentes de campos magnéticos dentro do jato dependendo da origem dos campos, então a captura de dados de rádio permitiu que os pesquisadores testassem essas teorias com observações de telescópios pela primeira vez.
A equipe de pesquisa, da Universidade de Bath, Northwestern University, Universidade Aberta de Israel, Universidade de Harvard, California State University em Sacramento, o Instituto Max Planck em Garching e Liverpool John Moores University descobriu que apenas 0,8% da luz do jato foi polarizado, o que significa que o campo magnético do jato era solicitado apenas sobre trechos relativamente pequenos – cada um com menos de 1% do diâmetro do jato. Patches maiores teriam produzido luz mais polarizada.
Essas medições sugerem que os campos magnéticos podem desempenhar um papel estrutural menos significativo nos jatos GRB do que se pensava anteriormente.
Isso nos ajuda a restringir as explicações possíveis sobre o que causa e potencializa essas extraordinárias explosões. O estudo é publicado na revista Astrophysical Journal Letters.
O primeiro autor, Dr. Tanmoy Laskar, do grupo de Astrofísica da Universidade de Bath, disse: “Queremos entender por que algumas estrelas produzem esses jatos extraordinários quando morrem e o mecanismo pelo qual esses jatos são alimentados – as vazões mais rápidas conhecidas no universo. , movendo-se a velocidades próximas à da luz e brilhando com a incrível luminosidade de mais de um bilhão de sóis combinados.
“Eu estava em um táxi no caminho para o aeroporto O’Hare em Chicago, após uma visita com os colaboradores quando o estouro disparou. O brilho extremo deste evento e o fato de que era visível no Chile imediatamente o tornaram um dos principais alvos para nosso estudo, entrei em contato imediatamente com o ALMA para dizer que iríamos observar este, na esperança de detectar o primeiro sinal de polarização de rádio.
“Foi fortuito que o alvo estivesse bem posicionado no céu para observações com o ALMA no Chile e o VLA no Novo México. Ambas as instalações responderam rapidamente e o clima foi excelente. Passamos dois meses em um processo meticuloso para garantir a medição era genuína e livre de efeitos instrumentais, tudo foi verificado, e isso foi emocionante.
A Dra. Kate Alexander, que liderou as observações do VLA, disse: “Os dados de frequência mais baixa do VLA ajudaram a confirmar que estávamos vendo a luz do próprio jato, e não a interação do jato com o ambiente”.
Dr. Laskar acrescentou: “Esta medida abre uma nova janela para a ciência GRB e os estudos de jatos astrofísicos energéticos. Gostaríamos de entender se o baixo nível de polarização medido neste evento é característico de todos os GRBs e, em caso afirmativo, o que isso poderia nos informar sobre as estruturas magnéticas dos jatos GRB e o papel dos campos magnéticos na alimentação de jatos em todo o universo “.
A professora Carole Mundell, chefe de Astrofísica da Universidade de Bath, acrescentou: “A extraordinária sensibilidade do ALMA e a resposta rápida dos telescópios permitiram, pela primeira vez, medir rapidamente e com precisão o grau de polarização das microondas de um GRB”. Depois de duas horas da explosão, sondam os campos magnéticos que supostamente impulsionam essas poderosas e ultrarrápidas vazões. “
A equipe de pesquisa planeja procurar mais GRBs para continuar a desvendar os mistérios das maiores explosões do universo.
O estudo “detecção ALMA de um choque reverso linearmente polarizado em GRB 190114C” é publicado na Astrophysical Journal Letters.
Publicado em 20/09/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-06-astronomers-polarised-radio-gamma-ray.html
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