Caro Leitro(a),
Combinando estrelas de nêutrons espalham ouro e
platina no espaço 16 de outubro de 2017 -
A frota de telescópios
da ESO no Chile detectou a primeira contraparte visível de uma fonte de onda
gravitacional. Essas observações históricas sugerem que esse objeto único
é o resultado da fusão de duas estrelas de nêutrons. As conseqüências
cataclísmicas deste tipo de fusão - eventos de longo prazo, chamados kilonovae
- dispersam elementos pesados, como ouro e platina em todo o Universo. Esta
descoberta, publicada em vários artigos na revista Nature e em outros lugares,
também fornece a evidência mais forte ainda que as rajadas de raios gama de
curta duração são causadas por fusões de estrelas de nêutrons.
Pela primeira vez, os astrônomos observaram as ondas gravitacionais e a
luz (radiação eletromagnética) do mesmo evento, graças a um esforço
colaborativo global e às rápidas reações das instalações da ESO e de outras
pessoas ao redor do mundo.
Em 17 de agosto de 2017, a NSF 's Interferometer Gravitational-Wave
Observatory Laser (LIGO) nos Estados Unidos, trabalhando com a Virgem Interferometer na
Itália, detectado ondas gravitacionais que passam a Terra. Este evento, o
quinto detectado, foi chamado GW170817. Cerca de dois segundos depois,
dois observatórios espaciais, o Telescópio
espacial de raios gama Fermi da Nasa e o Laboratório INTErnacional de Astrofísica de Gamma(INTEGRAL) da
ESA detectaram uma pequena explosão de raios-gama na
mesma área do céu.
A rede de observação LIGO-Virgo posicionou a fonte dentro de uma grande
região do céu do sul, do tamanho de várias centenas de luas cheias e contendo
milhões de estrelas [1] . À
medida que a noite caiu no Chile, muitos telescópios olharam para esse pedaço
de céu, procurando por novas fontes. Estes incluíram o telescópio de vistoria
visível e infravermelho da ESO para
astronomia (VISTA) e VLT
Survey Telescope (VST) no Observatório
Paranal , o telescópio italiano de montagem rápida de olhos (REM)
no Observatório La
Silla da ESO , o telescópio LCO de 0,4 metro no
Observatório de Las Cumbres , e o American Decam no Observatório
Interamericano de Cerro Tololo. oO telescópio Swope de 1 metro foi
o primeiro a anunciar um novo ponto de luz. Parecia muito perto de NGC
4993, uma galáxia
lenticular na constelação de Hydra , e as
observações VISTA identificaram esta fonte em comprimentos de onda infravermelhos
quase ao mesmo tempo. À medida que a noite seguia para o oeste em todo o
globo, os telescópios da ilha havaiana Pan-STARRS e Subaru também o
levaram e observaram evoluir rapidamente.
" Há raras ocasiões em que um cientista tem a chance de
testemunhar uma nova era no início " , disse
Elena Pian, astrônomo da INAF, Itália, e principal autora de um dos papéis
Nature. " Este é um desses momentos! "
O ESO lançou uma das maiores campanhas de "alvo de
oportunidade" de observação e muitos telescópios parceria ESO e ESO
observaram o objeto durante as semanas após a detecção [2] . O
telescópio muito
grande da ESO (VLT), o telescópio de nova tecnologia (NTT),
o VST, o telescópio
MPG / ESO de 2,2 metros eo Arsenal de milímetro / submilimetro
Atacama (ALMA) [3] observaram o
evento e seus efeitos posteriores sobre uma ampla gama de comprimentos de onda. Cerca
de 70 observatórios em todo o mundo também observaram o evento, incluindo o Telescópio Espacial Hubble NASA / ESA .
As estimativas de distância de ambos os dados da onda gravitacional e
outras observações concordam que GW170817 estava na mesma distância que NGC
4993, cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra. Isso faz com que a fonte
seja o evento de onda gravitacional mais próximo detectado até agora e também
uma das fontes de rajada de raios gama mais próximas já vistas [4] .
As ondulações no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais são
criadas por massas em movimento, mas somente as mais intensas, criadas por
mudanças rápidas na velocidade de objetos muito enormes, podem ser detectadas
atualmente. Um desses eventos é a fusão de estrelas de nêutrons , os núcleos
extremamente densos e colapsados de estrelas de alta massa deixadas atrás de
supernovas [5] . Essas
fusões foram, até agora, a principal hipótese de explicação de rajadas de raios gama . Um
evento explosivo 1000 vezes mais brilhante do que uma novatípica - conhecido
como um kilonova - deve seguir
esse tipo de evento.
As detecções quase simultâneas de ondas gravitacionais e raios gama de
GW170817 aumentaram a esperança de que esse objeto fosse realmente um kilonova
há muito procurado e observações com instalações ESO revelaram propriedades
notavelmente próximas das previsões teóricas. Kilonovae foi sugerido há
mais de 30 anos, mas isso marca a primeira observação confirmada.
Após a fusão das duas estrelas de nêutrons, um estouro de elementos
químicos pesados radioativos em rápida expansão deixou o kilonova, movendo-se
tão rápido quanto um quinto da velocidade da luz. A cor do kilonova mudou
de muito azul para muito vermelho nos próximos dias, uma mudança mais rápida do
que a observada em qualquer outra explosão stellar observada.
" Quando o espectro apareceu em nossas telas, percebi que
este era o evento transiente mais incomum que eu já vi" , observou
Stephen Smartt, que liderou observações com a NTT da ESO como parte do extenso Estudo Espectroscópico ESO de Objetos
Transientes (ePESSTO) programa de observação. " Eu
nunca tinha visto nada parecido. Nossos dados, juntamente com dados de
outros grupos, provaram a todos que essa não era uma supernova ou uma estrela
variável de primeiro plano, mas era algo bastante notável ".
Spectra da ePESSTO e o instrumento X-Shooter da VLT sugerem a presença
de césio e telúrio ejetados das estrelas de neutrões da fusão. Estes e
outros elementos pesados, produzidos durante a fusão das estrelas de neutrões,
seriam movidos para o espaço pelo subseqüente kilonova. Essas
observações definem a formação de elementos mais pesados do que o ferro
através de reações nucleares dentro de objetos estelares de alta densidade,
conhecidos como nucleossíntese
de r-processo , algo que foi apenas teorizado antes.
" Os dados que temos até agora são uma combinação
incrivelmente próxima da teoria. É um triunfo para os teóricos, uma
confirmação de que os eventos LIGO-VIRGO são absolutamente reais, e uma
conquista para o ESO ter reunido um conjunto tão surpreendente de dados no
kilonova " , acrescenta Stefano
Covino, autor principal de uma das Astronomia da Natureza papéis.
" A grande força da ESO é que possui uma ampla gama de
telescópios e instrumentos para lidar com grandes e complexos projetos
astronômicos, e em breve aviso. Nós entramos em uma nova era de astronomia
multi-messenger! "Conclui Andrew Levan, principal autor
de um dos trabalhos.
Notas
[1] A
detecção LIGO-Virgo localizou a fonte para uma área no céu de cerca de 35 graus
quadrados.
[2 A galáxia só foi observável à noite em agosto e então estava muito
perto do Sol no céu para ser observado em setembro.
[3]
No VLT, foram realizadas observações com: o espectrógrafo de tiro ao X localizado
no Telescópio Unitário 2 (UT2); o Reductor
FOcal e o Espectrógrafo 2 de baixa dispersão (FORS2) e o Sistema
de Óptica Adaptativa Nasmyth (NAOS) - Imager e Espectrógrafo Near Infrared
(CONICA) (NACO) no Telescópio Unitário 1 (UT1); Espectrógrafo
Multi-Objeto VIsible (VIMOS) e VLT
Imager and Spectrometer para infravermelho médio (VISIR)
localizado no Telescópio Unitário 3 (UT3); e o Multi-Unit
Spectroscopic Explorer (MUSE) e High-field
Wide-field K-band Imager (HAWK-I) no Unit Telescope 4 (UT4). O
VST observado com o OmegaCAM e
VISTA observado com oVISTA
InfraRed CAMERA(VIRCAM). Através do programa ePESSTO, a NTT
coletou espectros visíveis com espectrógrafos
ESO Faint Object Spectrograph e Camera 2 (EFOSC2) e espectros
infravermelhos com o espectrograma Son
de ISAAC (SOFI). O telescópio MPG / ESO de 2,2 metros
observado usando o detector
de raio gama-raio Optical / Near-infrared Detector (GROND).
[4] A
distância comparativamente pequena entre a Terra e a fusão de estrelas de
neutrões, 130 milhões de anos-luz, possibilitou as observações, uma vez que a
fusão de estrelas de neutrões criou ondas gravitacionais mais fracas do que a
fusão de buracos negros, que foram o caso provável da primeira onda
gravitacional detecções.
[5]
Quando as estrelas de nêutrons se orbitam um ao outro em um sistema binário,
elas perdem energia ao emitir ondas gravitacionais. Eles se aproximam até
que, quando finalmente se encontram, uma parte da massa dos restos estelares é
convertida em energia em uma explosão violenta de ondas gravitacionais,
conforme descrito pela famosa equação Einstein E = mc 2 .
Mais Informações
Esta pesquisa foi apresentada em uma série de trabalhos para aparecer em Nature , Nature
Astronomy and Astrophysical Journal Letters .
A extensa lista de membros da equipe está disponível neste arquivo
PDF
O ESO é a principal organização de astronomia intergovernamental na
Europa e o observatório astronômico terrestre mais produtivo do mundo de longe. É
apoiado por 16 países: Áustria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca,
França, Finlândia, Alemanha, Itália, Holanda, Polônia, Portugal, Espanha,
Suécia, Suíça e Reino Unido, juntamente com o estado de acolhimento de Chile e
pela Austrália como parceiro estratégico. A ESO realiza um ambicioso
programa focado no projeto, construção e operação de poderosas instalações de
observação terrestre que permitem aos astrônomos fazer importantes descobertas
científicas. O ESO também desempenha um papel de liderança na promoção e
organização da cooperação em pesquisa astronômica. A ESO opera três locais
únicos de observação de classe mundial no Chile: La Silla, Paranal e
Chajnantor. No Paranal, O ESO opera o Very Large Telescope e seu
Interferômetro de grande telescópio de grande alcance, bem como dois
telescópios de pesquisa, o VISTA trabalhando no infravermelho e no visor de luz
visível VLT Survey Telescope. O ESO também é um parceiro principal em duas
instalações em Chajnantor, APEX e ALMA, o maior projeto astronômico existente. E
no Cerro Armazones, perto de Paranal, a ESO está construindo o Telescópio
Extremamente Grande de 39 metros, o ELT, que se tornará "o maior olho do
mundo no céu".
A LIGO é financiada pela NSF e
operada pela Caltech e pelo MIT , que concebeu a
LIGO e liderou os projetos LIGO iniciais e avançados. O apoio financeiro
ao projeto LIGO avançado foi liderado pela NSF com a Alemanha ( Max Planck Society ),
o Reino Unido ( Science and Technology Facilities
Council ) e Austrália ( Australian
Research Council), assumindo compromissos significativos e
contribuições para o projeto. Mais de 1.200 cientistas de todo o mundo
participam do esforço através da LIGO Scientific Collaboration, que inclui o
GEO Collaboration. Parceiros adicionais estão listados em http://ligo.org/partners.php .
A colaboração do Virgo consiste em mais de 280 físicos e engenheiros
pertencentes a 20 grupos de pesquisa europeus diferentes: seis do Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS)
na França; oito do Nucleo
Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) na Itália; Dois na
Holanda com Nikhef ; o MCP
Wigner RCP na Hungria; o grupo POLGRAW na Polônia; Espanha com a
Universidade de Valência; e o Observatório Gravitacional Europeu, o EGO, o
laboratório que hospeda o detector Virgo perto de Pisa, na Itália, financiado
pelo CNRS, INFN e Nikhef.
Links
- Membros do time
- FAQ (arquivo PDF, 184 KB)
- Ficha técnica (arquivo PDF, 105 KB)
- Science Paper 1 : "Identificação
espectroscópica da nucleossíntese do processo r em uma fusão de estrelas
de neutrons duplos", de E. Pian et al. na natureza . (Arquivo
PDF, 196 KB)
- Science Paper 2 : "O surgimento de um kilonova
rico em lantanídeos após a fusão de duas estrelas de nêutrons", por
NR Tanvir et al. em letras do jornal astrofísico (arquivo
PDF, 843 KB)
- Science Paper 3 : "A contraparte
eletromagnética de uma fonte de onda gravitacional revela um
kilonova", de SJ Smartt et al. na natureza (arquivo
PDF, 9 MB)
- Science Paper 4 : "O macronova não polarizado
associado ao evento de onda gravitacional GW170817", de S. Covino et
al. na natureza Astronomia (arquivo
PDF, 230 KB)
- Science Paper 5 : "The Distance to NGC 4993 -
The host galaxy do evento de onda gravitacional GW17017", de J.
Hjorth et al. em Astrophysical Journal Letters (arquivo PDF, 2.4 MB)
- Science Paper 6 : "O ambiente da fusão de
estrelas de nêutrons binários GW170817", de AJ Levan et al. em letras
do jornal astrofísico (arquivo PDF, 2,6 MB)
- LIGO press release
- Comunicado de imprensa da ESA /
Hubble
- Vídeo completo
da Conferência de Imprensa da ESO (16 de outubro de 2017)
Contatos
Stephen Smartt
Queen's University Belfast
Belfast, Reino Unido
Tel: +44 7876 014103
Email: s.smartt@qub.ac.uk
Elena Pian
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Bolonha, Itália
Tel: +39 051 6398701
Email: elena.pian@inaf.it
Andrew Levan
University of Warwick
Coventry, Reino Unido
Tel: +44 7714 250373
Email: AJLevan@warwick.ac.uk
Nial Tanvir
University of Leicester
Leicester, Reino Unido
Tel: +44 7980 136499
Email: nrt3@leicester.ac.uk
Stefano Covino
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Merate, Itália
Tel: +39 02 72320475
Celular: +39 331 6748534
Email: stefano.covino@brera.inaf.it
Marina Rejkuba
ESO Chefe do departamento de suporte ao usuário
Garching bei München, Alemanha
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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Pesquisador Independente das Ciências: Espacial; Astrofísica; Astrobiologia e Climatologia,Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency.
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