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No domingo, 9 de outubro de 2022, um pulso de intensa radiação varreu o Sistema Solar tão excepcional que os astrônomos rapidamente o apelidaram de BARCO - o mais brilhante de todos os tempos.
A fonte era uma explosão de raios gama (GRB), a classe mais poderosa de explosões do Universo.
Vídeo:https://youtu.be/nwZSO6ULI2o
Explosões de raios gama são as explosões mais luminosas do cosmos. Os astrônomos acham que a maioria ocorre quando o núcleo de uma estrela massiva fica sem combustível nuclear, colapsa sob seu próprio peso e forma um buraco negro, conforme ilustrado nesta animação. O buraco negro então impulsiona jatos de partículas que perfuram todo o caminho através da estrela em colapso quase à velocidade da luz. Esses jatos perfuram a estrela, emitindo raios-X e raios gama (magenta) à medida que fluem para o espaço. Eles então penetram no material ao redor da estrela condenada e produzem um brilho residual de vários comprimentos de onda que desaparece gradualmente. Quanto mais de perto vemos um desses jatos, mais brilhante ele aparece.
Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
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A explosão acionou detectores em várias espaçonaves e observatórios em todo o Mundo acompanharam. Depois de analisar todos esses dados, os astrônomos agora podem caracterizar o quão brilhante era e entender melhor seu impacto científico.
“GRB 221009A foi provavelmente a explosão mais brilhante nas energias de raios-X e raios gama desde o início da civilização humana”, disse Eric Burns, professor assistente de física e astronomia na Louisiana State University em Baton Rouge. Ele conduziu uma análise de cerca de 7.000 GRBs – a maioria detectada pelo Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA e o instrumento russo Konus na espaçonave Wind da NASA – para estabelecer a frequência com que eventos tão brilhantes podem ocorrer. A resposta deles: uma vez a cada 10.000 anos.
Este gráfico compara a emissão imediata do BOAT com a de cinco rajadas de raios gama longas recordes anteriores. O BOAT era tão brilhante que efetivamente cegou a maioria dos instrumentos de raios gama no espaço, mas os cientistas americanos conseguiram reconstruir seu verdadeiro brilho a partir dos dados do Fermi.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA e Adam Goldstein (USRA)
A explosão foi tão brilhante que efetivamente cegou a maioria dos instrumentos de raios gama no espaço, o que significa que eles não puderam registrar diretamente a intensidade real da emissão. Cientistas americanos conseguiram reconstruir essas informações a partir dos dados do Fermi. Eles então compararam os resultados com os da equipe russa trabalhando em dados Konus e equipes chinesas analisando observações do detector GECAM-C em seu satélite SATech-01 e instrumentos em seu observatório Insight-HXMT. Juntos, eles provam que a explosão foi 70 vezes mais brilhante do que qualquer outra já vista.
Burns e outros cientistas apresentaram novas descobertas sobre o BOAT na reunião da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da American Astronomical Society em Waikoloa, Havaí. As observações da explosão abrangem o espectro, de ondas de rádio a raios gama, e incluem dados de muitas missões da NASA e de parceiros, incluindo o telescópio de raios X NICER na Estação Espacial Internacional , o observatório NuSTAR da NASA e até a Voyager 1 no espaço interestelar. Documentos descrevendo os resultados apresentados aparecem em uma edição de foco do The Astrophysical Journal Letters .
O sinal do GRB 221009A viajou por cerca de 1,9 bilhão de anos antes de chegar à Terra, tornando-se um dos GRBs “longos” mais próximos conhecidos, cuja emissão inicial ou imediata dura mais de dois segundos. Os astrônomos acham que essas explosões representam os gritos de nascimento de buracos negros formados quando os núcleos de estrelas massivas colapsam sob seu próprio peso. À medida que ingere rapidamente a matéria circundante, o buraco negro emite jatos em direções opostas contendo partículas aceleradas próximas à velocidade da luz. Esses jatos perfuram a estrela, emitindo raios-X e raios gama à medida que fluem para o espaço.
Com esse tipo de GRB, os astrônomos esperam encontrar uma supernova brilhante algumas semanas depois, mas até agora isso se mostrou evasivo. Uma razão é que o GRB apareceu em uma parte do céu que está apenas alguns graus acima do plano de nossa própria galáxia, onde espessas nuvens de poeira podem diminuir bastante a luz recebida.
“Não podemos dizer conclusivamente que há uma supernova, o que é surpreendente dado o brilho da explosão”, disse Andrew Levan, professor de astrofísica na Radboud University em Nijmegen, Holanda. Como as nuvens de poeira se tornam mais transparentes nos comprimentos de onda do infravermelho, Levan liderou observações no infravermelho próximo e médio usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA – seu primeiro uso para esse tipo de estudo – bem como o Telescópio Espacial Hubble para detectar a supernova. “Se estiver lá, é muito fraco. Planejamos continuar procurando”, acrescentou, “mas é possível que toda a estrela tenha entrado em colapso direto no buraco negro em vez de explodir”. Observações adicionais do Webb e do Hubble estão planejadas para os próximos meses.
À medida que os jatos continuam a se expandir em material ao redor da estrela condenada, eles produzem um brilho residual de vários comprimentos de onda que desaparece gradualmente.
“Estando tão perto e tão brilhante, essa explosão nos ofereceu uma oportunidade sem precedentes de coletar observações do brilho posterior em todo o espectro eletromagnético e testar o quão bem nossos modelos refletem o que realmente está acontecendo nos jatos GRB”, disse Kate Alexander, professora assistente no departamento de astronomia da Universidade do Arizona em Tucson. “Vinte e cinco anos de modelos de pós-luminescência que funcionaram muito bem não podem explicar completamente este jato”, disse ela. “Em particular, encontramos um novo componente de rádio que não entendemos completamente. Isso pode indicar estrutura adicional dentro do jato ou sugerir a necessidade de revisar nossos modelos de como os jatos GRB interagem com o ambiente”.
Os próprios jatos não eram extraordinariamente poderosos, mas eram excepcionalmente estreitos – muito parecidos com o jato de uma mangueira de jardim – e um estava apontado diretamente para nós, explicou Alexander. Quanto mais de frente vemos um jato, mais brilhante ele aparece. Embora o brilho residual tenha sido inesperadamente fraco nas energias de rádio, é provável que o GRB 221009A permaneça detectável por anos, proporcionando uma nova oportunidade de rastrear o ciclo de vida completo de um poderoso jato.
A explosão também permitiu aos astrônomos sondar nuvens de poeira distantes em nossa própria galáxia. À medida que os raios-X imediatos viajavam em nossa direção, alguns deles refletiam nas camadas de poeira, criando "ecos de luz" estendidos da explosão inicial na forma de anéis de raios-X se expandindo a partir do local da explosão. O telescópio de raios-X no Observatório Neil Gehrels Swift da NASA descobriu a presença de uma série de ecos. O acompanhamento detalhado do telescópio XMM-Newton da ESA (Agência Espacial Europeia) , juntamente com dados do Swift, revelou que esses anéis extraordinários foram produzidos por 21 nuvens de poeira distintas.
“Como as nuvens de poeira dispersam os raios-X depende de suas distâncias, dos tamanhos dos grãos de poeira e das energias dos raios-X”, explicou Sergio Campana, diretor de pesquisa do Observatório de Brera e do Instituto Nacional de Astrofísica de Merate , Itália . “Fomos capazes de usar os anéis para reconstruir parte da emissão imediata de raios-X da explosão e determinar onde em nossa galáxia as nuvens de poeira estão localizadas”.
As imagens do XMM-Newton registraram 20 anéis de poeira, 19 dos quais são mostrados aqui em cores arbitrárias. Este composto combina observações feitas dois e cinco dias após a erupção de GRB 221009A. Listras escuras indicam espaços entre os detectores. Uma análise detalhada mostra que o anel mais largo visível aqui, comparável ao tamanho aparente de uma lua cheia, veio de nuvens de poeira localizadas a cerca de 1.300 anos-luz de distância. O anel mais interno surgiu da poeira a uma distância de 61.000 anos-luz – do outro lado da nossa galáxia. GRB221009A é apenas a sétima explosão de raios gama a exibir anéis de raios-X e triplica o número visto anteriormente em torno de um.
Crédito: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)
GRB 221009A é apenas a sétima explosão de raios gama a exibir anéis de raios-X e triplica o número visto anteriormente em torno de um. Os ecos vieram da poeira localizada entre 700 e 61.000 anos-luz de distância. Os ecos mais distantes – nítidos do outro lado da nossa Via Láctea – também estavam 4.600 anos-luz acima do plano central da galáxia, onde reside o Sistema Solar.
Por fim, a explosão oferece uma oportunidade de explorar uma grande questão cósmica. “Pensamos nos buracos negros como coisas que tudo consomem, mas eles também devolvem energia ao universo?” perguntou Michela Negro, astrofísica da Universidade de Maryland, condado de Baltimore , e do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt.
Sua equipe conseguiu sondar os anéis de poeira com o Imaging X-ray Polarimetry Explorer da NASA para vislumbrar como a emissão imediata foi organizada, o que pode fornecer informações sobre como os jatos se formam. Além disso, um pequeno grau de polarização observado na fase pós-luminescência confirma que vimos o jato quase diretamente de frente.
Juntamente com medições semelhantes agora estudadas por uma equipe usando dados do observatório INTEGRAL da ESA, os cientistas dizem que pode ser possível provar que os jatos do BOAT foram alimentados pela energia de um campo magnético amplificado pela rotação do buraco negro. Previsões baseadas em tais modelos já explicaram com sucesso outros aspectos dessa explosão.
Imagem do banner: A Wide Field Camera 3 do Telescópio Espacial Hubble revelou o brilho residual infravermelho (circulado) do BOAT GRB e sua galáxia hospedeira, visto quase de lado como uma lasca de luz se estendendo para o canto superior direito da explosão. Esta composição incorpora imagens tiradas em 8 de novembro e 4 de dezembro de 2022, um e dois meses após a erupção. Dado o seu brilho, o brilho posterior da explosão pode permanecer detectável por telescópios por vários anos. A imagem combina três imagens de infravermelho próximo tiradas todos os dias em comprimentos de onda de 1 a 1,5 mícron. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud University); Processamento de imagem: Gladys Kober
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
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NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
(301) 286-1940
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Fonte: NASA / Editor: Francis Reddy / Publicação 28-03-2023
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-missions-study-what-may-be-a-1-in-10000-year-gamma-ray-burst
Web Science Academy; Hélio R.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” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
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`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant 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 Globe Program / NASA Globe Cloud, 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 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Acesse abaxo, os links das Livrarias>
https://www.amazon.com/author/heliormc57
https://publish.bookmundo.pt/site/userwebsite/index/id/helio_ricardo_moraes_cabral/allbooks
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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