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Quando o núcleo da estrela massiva entra em colapso, pode formar um buraco negro. Parte da matéria circundante escapa na forma de poderosos jatos que se espalham quase à velocidade da luz em direções opostas, conforme ilustrado aqui. Normalmente, jatos de estrelas em colapso produzem raios gama por vários segundos a minutos. Os astrônomos acham que os jatos do GRB 200826A foram desligados rapidamente, produzindo a menor explosão de raios gama (magenta) de uma estrela em colapso já vista. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA / Chris Smith (KBRwyle)
Em 26 de agosto de 2020, o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA detectou um pulso de radiação de alta energia que correu em direção à Terra por quase metade da idade atual do universo. Durando apenas cerca de um segundo, acabou sendo um dos livros dos recordes - a menor explosão de raios gama (GRB) causada pela morte de uma estrela massiva já vista.
GRBs são os eventos mais poderosos do universo, detectáveis em bilhões de anos-luz. Os astrônomos os classificam como longos ou curtos com base no fato de o evento durar mais ou menos de dois segundos. Eles observam rajadas longas associadas ao desaparecimento de estrelas massivas , enquanto rajadas curtas foram associadas a um cenário diferente.
"Já sabíamos que alguns GRBs de estrelas massivas podiam ser registrados como GRBs curtos, mas pensamos que isso se devia a limitações instrumentais", disse Bin-bin Zhang da Universidade de Nanjing na China e da Universidade de Nevada, Las Vegas. "Esta explosão é especial porque é definitivamente um GRB de curta duração, mas suas outras propriedades apontam para sua origem a partir de uma estrela em colapso. Agora sabemos que estrelas moribundas podem produzir explosões curtas também".
Vídeo: https://youtu.be/gkJUy-jLe78
Batizada de GRB 200826A, após a data em que ocorreu, a explosão é o assunto de dois artigos publicados na Nature Astronomy na segunda-feira, 26 de julho. O primeiro, liderado por Zhang, explora os dados de raios gama. O segundo, liderado por Tomás Ahumada, um estudante de doutorado da Universidade de Maryland, College Park e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, descreve o desvanecimento do pós-brilho de múltiplos comprimentos de onda do GRB e a luz emergente da explosão de supernova que se seguiu.
"Achamos que este evento foi efetivamente um fracasso, que estava perto de não acontecer", disse Ahumada. "Mesmo assim, a explosão emitiu 14 milhões de vezes a energia liberada por toda a galáxia da Via Láctea no mesmo período de tempo, tornando-o um dos GRBs de curta duração mais energéticos já vistos".
Quando uma estrela muito mais massiva que o Sol fica sem combustível, seu núcleo repentinamente entra em colapso e forma um buraco negro. À medida que a matéria gira em direção ao buraco negro, parte dela escapa na forma de dois poderosos jatos que avançam quase na velocidade da luz em direções opostas. Os astrônomos só detectam um GRB quando um desses jatos aponta quase diretamente para a Terra.
Cada jato perfura a estrela, produzindo um pulso de raios gama - a forma de luz de mais alta energia - que pode durar até minutos. Após a explosão, a estrela interrompida se expande rapidamente como uma supernova.
Imagem de descoberta do brilho residual esmaecido (centro) de GRB 200826A. Crédito: ZTF e T. Ahumada et al., 2021
GRBs curtos, por outro lado, se formam quando pares de objetos compactos - como estrelas de nêutrons, que também se formam durante o colapso estelar - espiralam para dentro ao longo de bilhões de anos e colidem. As observações de Fermi ajudaram recentemente a mostrar que, em galáxias próximas, explosões gigantes de estrelas de nêutrons supermagnetizadas isoladas também se disfarçam como GRBs curtos.
GRB 200826A foi uma explosão aguda de emissão de alta energia que durou apenas 0,65 segundo. Depois de viajar por eras através do universo em expansão, o sinal se estendeu por cerca de um segundo quando foi detectado pelo monitor de explosão de raios gama da Fermi. O evento também apareceu em instrumentos a bordo da missão Wind da NASA, que orbita um ponto entre a Terra e o Sol localizado a cerca de 930.000 milhas (1,5 milhão de quilômetros) de distância, e Mars Odyssey, que orbita o Planeta Vermelho desde 2001. ESA's (o Espaço Europeu O satélite INTEGRAL da agência também observou a explosão.
Todas essas missões participam de um sistema de localização de GRB denominado Rede InterPlanetária (IPN), para o qual o projeto Fermi fornece todo o financiamento dos Estados Unidos. Como a explosão atinge cada detector em momentos ligeiramente diferentes, qualquer par deles pode ser usado para ajudar a identificar onde ocorreu no céu. Cerca de 17 horas após o GRB, o IPN estreitou sua localização para um pedaço relativamente pequeno do céu na constelação de Andrômeda.
Usando o Zwicky Transient Facility (ZTF), financiado pela National Science Foundation, no Observatório Palomar, a equipe examinou o céu em busca de mudanças na luz visível que pudessem estar relacionadas ao brilho residual do GRB.
"Fazer essa busca é o mesmo que tentar encontrar uma agulha em um palheiro, mas o IPN ajuda a reduzir o palheiro", disse Shreya Anand, uma estudante de graduação da Caltech e coautora do artigo afterglow. "Dos mais de 28.000 alertas ZTF na primeira noite, apenas um atendeu a todos os nossos critérios de pesquisa e também apareceu na região do céu definida pelo IPN."
Um dia após a explosão, o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA descobriu o enfraquecimento da emissão de raios-X neste mesmo local. Alguns dias depois, a emissão de rádio variável foi detectada pelo Karl Jansky Very Large Array do Observatório Nacional de Radioastronomia no Novo México. A equipe então começou a observar o brilho em uma variedade de instalações terrestres.
Observando a fraca galáxia associada à explosão usando o Gran Telescopio Canarias, um telescópio de 10,4 metros do Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias, a equipe mostrou que sua luz leva 6,6 bilhões de anos para chegar até nós. Isso é 48% da idade atual do universo de 13,8 bilhões de anos.
Mas para provar que essa curta explosão veio de uma estrela em colapso, os pesquisadores também precisaram capturar a supernova emergente.
"Se a explosão foi causada por uma estrela em colapso, então, assim que o brilho residual desaparecer, ele deverá brilhar novamente por causa da explosão da supernova subjacente", disse Leo Singer, astrofísico de Goddard e consultor de pesquisa de Ahumada. "Mas a essas distâncias, você precisa de um telescópio muito grande e muito sensível para identificar o ponto de luz da supernova do brilho de fundo de sua galáxia hospedeira".
Para conduzir a pesquisa, Singer recebeu um tempo no telescópio Gemini North de 8,1 metros, no Havaí, e o uso de um instrumento sensível chamado Espectrógrafo Multi-Objeto Gemini. Os astrônomos capturaram imagens da galáxia hospedeira em luz vermelha e infravermelha a partir de 28 dias após a explosão, repetindo a busca 45 e 80 dias após o evento. Eles detectaram uma fonte de infravermelho próximo - a supernova - no primeiro conjunto de observações que não puderam ser vistas nas posteriores.
Os pesquisadores suspeitam que essa explosão foi alimentada por jatos que mal emergiram da estrela antes de se desligarem, em vez do caso mais típico em que jatos de longa duração saem da estrela e viajam distâncias consideráveis dela. Se o buraco negro tivesse disparado jatos mais fracos, ou se a estrela fosse muito maior quando começou seu colapso, poderia não ter havido nenhum GRB.
A descoberta ajuda a resolver um quebra-cabeça antigo. Embora GRBs longos devam ser acoplados a supernovas, os astrônomos detectam um número muito maior de supernovas do que GRBs longos. Essa discrepância persiste mesmo depois de levar em conta o fato de que os jatos GRB devem cair quase em nossa linha de visão para que os astrônomos possam detectá-los.
Os pesquisadores concluíram que estrelas em colapso que produzem GRBs curtos devem ser casos marginais cujos jatos à velocidade da luz oscilam à beira do sucesso ou do fracasso, uma conclusão consistente com a noção de que a maioria das estrelas massivas morre sem produzir jatos e GRBs. De forma mais ampla, esse resultado demonstra claramente que a duração de um burst por si só não indica sua origem de maneira exclusiva.
Explore mais
Mais informações: B.-B. Zhang et al, Uma explosão de raios gama de curta duração peculiar a partir do colapso massivo do núcleo de uma estrela, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038 / s41550-021-01395-z
Tomás Ahumada et al, Descoberta e confirmação da menor explosão de raios gama de um colapsar, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038 / s41550-021-01428-7
Fornecido pelo Goddard Space Flight Center da NASA
Fonte: Phys News / por Francis Reddy, Goddard Space Flight Center da NASA / 26-07-2021
https://phys.org/news/2021-07-fermi-supernova-fizzled-gamma-ray.html
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page:
http://pesqciencias.blogspot.com.br
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