Esperando a morte de uma estrela, astrônomos viram um flash monstruoso de outra coisa

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Impressão artística de GRB211211A. (Créditos: Soheb Mandhai @TheAstroPhoenix)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Um flash de luz poderoso de uma galáxia a pouco mais de um bilhão de anos-luz de distância está mudando nossa compreensão das explosões mais poderosas do Universo.

A erupção de raios gama parece ser o resultado de uma fusão entre duas estrelas de nêutrons. Isso em si não é uma surpresa; estrelas de nêutrons podem liberar uma explosão curta e intensa de radiação de alta energia quando colidem.

O que é um choque para nós é a duração da explosão. O flash de radiação gama durou 50 segundos – uma duração que se pensava estar associada apenas a explosões de supernovas.

“Os astrônomos há muito tempo acreditam que as erupções de raios gama se enquadram em duas categorias: erupções de longa duração de estrelas em implosão e erupções de curta duração da fusão de objetos estelares compactos”, explicou o astrofísico Chris Fryer, do Laboratório Nacional de Los Alamos, EUA.

“Mas em um evento observado recentemente, encontramos uma kilonova junto com uma erupção de raios gama de longa duração, e isso mudou essa noção simples que tínhamos”.

A radiação gama é a forma de luz mais energética do Universo, um produto do decaimento radioativo dos núcleos atômicos. E uma erupção de raios gama é imensa, descarregando em poucos segundos tanta energia quanto o Sol produziria em 10 bilhões de anos. Somente eventos extremamente violentos podem produzir essas poderosas rajadas de luz.

Quando a luz de uma colisão de estrelas de nêutrons chegou na Terra em 2017, vimos, pela primeira vez, como esses eventos podem se desenrolar. Ela revelou uma explosão de kilonova – cuja força está entre uma nova clássica e uma supernova – acompanhada por uma erupção de raios gama relativamente curta. Juntos, todo o espectro de luz nos deu um modelo para interpretar erupções igualmente breves de radiação gama.

Os pesquisadores também observaram uma boa variedade de erupções de raios gama de longa duração de supernovas. É quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida, torna-se instável e explode.

Quando a erupção de raios gama de longa duração foi observada em dezembro do ano passado (posteriormente denominada GRB211211A), astrônomos viraram seus telescópios para dar uma olhada no brilho posterior que geralmente segue tal erupção. Para sua surpresa, eles encontraram um objeto que se desvaneceu rápido demais para ser uma supernova e um excesso de luz infravermelha.

“Existem muitos objetos em nosso céu noturno que desaparecem rapidamente”, disse o astrofísico Wen-fai Fong, da Universidade do Noroeste, EUA.

“Nós visualizamos uma fonte em diferentes filtros para obter informações de cores, o que nos ajuda a determinar a identidade da fonte. Nesse caso, a cor vermelha prevaleceu e as cores mais azuis desbotaram mais rapidamente. Essa evolução de cores é uma assinatura reveladora de uma kilonova, e as kilonovas podem vêm apenas de fusões de estrelas de nêutrons.”

Uma análise do evento revelou algumas características mais interessantes. Por exemplo, rastrear o evento até sua galáxia hospedeira, a 1,1 bilhão de anos-luz de distância, revelou uma jovem galáxia ainda no auge da formação estelar. Isso é muito diferente da velha galáxia morta, não formadora de estrelas, da qual surgiu a colisão de 2017. Isso significa que a busca por eventos de kilonova pode precisar ser expandida para uma gama mais ampla de tipos de galáxias.

E, como vimos com a fusão de 2017, as fusões de estrelas de nêutrons são responsáveis ​​pela criação de elementos pesados, como ouro e platina. Uma equipe de cientistas modelou a emissão de GRB211211A e descobriu que a erupção forjou cerca de 1.000 vezes a massa da Terra em elementos pesados.

Quanto ao motivo pelo qual o evento foi tão diferente em sua duração, ainda não sabemos. Tudo sobre ele, exceto a erupção de raios gama, se encaixa no perfil de uma fusão de estrelas de nêutrons, o que levanta, disseram os cientistas, algumas possibilidades incrivelmente empolgantes.

“Esta foi uma notável erupção de raios gama. Não esperamos que as fusões durem mais do que dois segundos. De alguma forma, esta alimentou um jato por quase um minuto inteiro. É possível que o comportamento possa ser explicado por uma estrela de nêutrons de longa duração, mas não podemos descartar que o que vimos foi uma estrela de nêutrons sendo dilacerada por um buraco negro”, disse o astrofísico Benjamin Gompertz, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido.

“Estudar mais desses eventos nos ajudará a determinar qual é a resposta certa e as informações detalhadas que obtivemos do GRB 211211A serão inestimáveis ​​para essa interpretação”.

O evento foi analisado em cinco papers publicados na Nature. Eles podem ser encontrados aquiaquiaquiaquiaqui.