As explosões de raios gama são as explosões mais poderosas do universo. O professor Soebur Razzaque da Universidade de Joanesburgo (UJ) colaborou com uma equipe de pesquisadores modelando o comportamento da primeira e da segunda explosões em explosões de raios gama. Seu modelo correspondeu de perto aos dados capturados do gigante flare GRB 200415A, a primeira vez que a segunda explosão foi detectada e registrada por cientistas. A explosão surgiu de um magnetar na galáxia NGC 253 na constelação do Escultor, a 11,4 milhões de anos-luz da Terra. Crédito: Prof. Soebur Razzaque, Universidade de Joanesburgo.
A Terra é atingida por explosões leves de raios gama (GRBs) na maioria dos dias. Mas às vezes, uma explosão gigante como GRB 200415A chega à nossa galáxia, varrendo energia que supera nosso sol. Na verdade, as explosões mais poderosas do universo são explosões de raios gama.
Agora, os cientistas mostraram que o GRB 200415A veio de outra fonte possível para GRBs curtos. Ele irrompeu de uma estrela de nêutrons muito rara e poderosa chamada magnetar.
Os GRBs detectados anteriormente vieram de relativamente longe de nossa galáxia, a Via Láctea. Mas este era de muito mais perto de casa, em termos cósmicos.
Explosões de GRB podem interromper a recepção de telefones celulares na Terra, mas também podem ser mensageiros desde os primórdios da história do universo.
Um final de jogo diferente
“Nosso sol é uma estrela muito comum. Quando morrer, ficará maior e se tornará uma estrela gigante vermelha. Depois disso, entrará em colapso em uma pequena estrela compacta chamada anã branca. Mas estrelas que são muito mais massivas que o sol jogar um final diferente”, diz o professor Soebur Razzaque, da Universidade de Joanesburgo.
Razzaque liderou uma equipe que prevê o comportamento do GRB para pesquisas publicadas na Nature Astronomy em 13 de janeiro de 2021.
“Quando essas estrelas massivas morrem, elas explodem em uma supernova. O que resta depois disso é uma estrela compacta muito pequena, pequena o suficiente para caber em um vale de cerca de 20 km de diâmetro. Essa estrela é chamada de estrela de nêutrons. tão denso que apenas uma colher pesaria toneladas na Terra”, diz ele.
Essas estrelas massivas e o que resta delas causam as maiores explosões do universo.
Uma fração de segundo reveladora
Os cientistas sabem há algum tempo que as supernovas emitem GRBs longos, que são rajadas com mais de dois segundos. Em 2017, eles descobriram que duas estrelas de nêutrons espiralando uma na outra também podem emitir um GRB curto. A explosão de 2017 veio de uma distância segura de 130 milhões de anos-luz de nós.
Mas isso não poderia explicar nenhum dos outros GRBs que os pesquisadores puderam detectar em nosso céu quase diariamente.
Isso mudou em uma fração de segundo às 4h42, horário do leste dos EUA, em 15 de abril de 2020. Naquele dia, um gigante GRB varreu Marte. Anunciou-se aos satélites, uma nave espacial e a Estação Espacial Internacional que orbita em torno do nosso planeta. Foi a primeira erupção gigante conhecida desde o lançamento em 2008 do telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA. E durou apenas 140 milissegundos, um piscar de olhos.
Mas desta vez, os telescópios e instrumentos em órbita capturaram muito mais dados sobre o gigante GRB do que o anterior detectado 16 anos antes.
Explosões de outra fonte
O indescritível visitante cósmico foi nomeado GRB 200415A. A Inter Planetary Network (IPN), um consórcio de cientistas, descobriu de onde veio a erupção gigante. GRB 200415A explodiu de um magnetar na galáxia NGC 253, na constelação do Escultor, dizem eles.
Todos os GRBs anteriormente conhecidos foram atribuídos a supernovas ou duas estrelas de nêutrons espiralando uma na outra.
“Na Via Láctea existem dezenas de milhares de estrelas de nêutrons”, diz Razzaque. “Desses, apenas 30 são atualmente conhecidos como magnetares.
“Os magnetares são até mil vezes mais magnéticos do que as estrelas de nêutrons comuns. A maioria emite raios X de vez em quando. Mas até agora, sabemos de apenas um punhado de magnetares que produziram explosões gigantes. O mais brilhante que pudemos detectar foi em 2004. . Então o GRB 200415A chegou em 2020.”
A galáxia NGC 253 está fora de nossa casa, a Via Láctea, mas está a meros 11,4 milhões de anos-luz de nós. Isso é relativamente próximo quando se fala sobre o poder de fritura nuclear de um GRB de flare gigante.
Uma erupção gigante é muito mais poderosa do que as erupções solares do nosso sol, é difícil imaginar. Grandes explosões solares do nosso sol às vezes interrompem a recepção de telefones celulares e as redes elétricas.
O gigante flare GRB em 2004 também interrompeu as redes de comunicação.
Segunda onda capturada pela primeira vez
“Não há duas explosões de raios gama (GRBs) iguais, mesmo que aconteçam de maneira semelhante. E também não há dois magnetares iguais. Ainda estamos tentando entender como as estrelas terminam sua vida e como essas estrelas muito energéticas raios gama são produzidos, diz Razzaque.
“É apenas nos últimos 20 anos que temos todos os instrumentos para detectar esses eventos GRB de muitas maneiras diferentes – em ondas gravitacionais, ondas de rádio, luz visível, raios X e raios gama.”
“A GRB 200415A foi a primeira vez que a primeira e a segunda explosão de uma erupção gigante foram detectadas”, diz ele.
Entendendo a segunda onda
Na pesquisa de 2005, Razzaque previu uma primeira e uma segunda explosão durante uma explosão gigante.
Para a pesquisa atual em Astronomia da Natureza, ele liderou uma equipe que inclui Jonathan Granot da Open University em Israel, Ramandeep Gill da George Washington University e Matthew Baring da Rice University.
Eles desenvolveram um modelo teórico atualizado, ou previsão, de como seria uma segunda explosão em um GRB gigante. Após 15 de abril de 2020, eles puderam comparar seu modelo com os dados medidos do GRB 200415A.
“Os dados do Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi GBM) nos informam sobre a primeira explosão. Os dados do Fermi Large Area Telescope (Fermi LAT) nos informam sobre a segunda”, diz Razzaque.
“A segunda explosão ocorreu cerca de 20 segundos após a primeira e tem uma energia de raios gama muito maior do que a primeira. Também durou mais. Ainda precisamos entender o que acontece depois de algumas centenas de segundos.”
Mensageiros sobre o tempo profundo
Se a próxima explosão gigante GRB acontecer mais perto de nossa galáxia, a Via Láctea, um poderoso radiotelescópio no solo, como o MeerKAT na África do Sul, poderá detectá-lo, diz ele.
“Essa seria uma excelente oportunidade para estudar a relação entre emissões de raios gama de energia muito alta e emissões de ondas de rádio na segunda explosão. E isso nos diria mais sobre o que funciona e o que não funciona em nosso modelo.”
Quanto melhor entendermos essas explosões fugazes, melhor entenderemos o universo em que vivemos. Uma estrela morrendo logo após o início do universo pode estar interrompendo a recepção de telefones celulares hoje.
“Mesmo que explosões de raios gama explodam de uma única estrela, podemos detectá-las desde muito cedo na história do universo. Mesmo quando o universo tinha algumas centenas de milhões de anos”, diz Razzaque. “Isso está em um estágio extremamente inicial da evolução do universo. As estrelas que morreram naquela época… estamos apenas detectando suas explosões de raios gama agora, porque a luz leva tempo para viajar. Isso significa que as explosões de raios gama pode nos dizer mais sobre como o universo se expande e evolui ao longo do tempo.”
Publicado em 15/01/2021 21h43
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