09/12/2022 - 3:20
Uma explosão incomum de luz brilhante detectada por vários telescópios em dezembro de 2021 foi o resultado de uma rara explosão cósmica que criou uma riqueza de elementos pesados, como ouro e platina.
A explosão de raios gama, chamada GRB 211211A, durou cerca de um minuto. Explosões de raios gama são consideradas entre as explosões mais fortes e brilhantes do universo, e podem variar de alguns milissegundos a várias horas de duração.
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A duração da explosão sugere que foi causada pela explosão de uma estrela massiva que morreu em uma supernova. Mas as consequências da explosão de raios gama foram fracas e desapareceram mais rapidamente do que aquelas criadas por supernovas, e os astrônomos que analisaram o evento também observaram um excesso de luz infravermelha.
“Existem muitos objetos em nosso céu noturno que desaparecem rapidamente”, disse Wen-fai Fong, professor assistente de física e astronomia na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern University e autor sênior e coautor de um dos quatro estudos publicados sobre o fenômeno na revista Nature Astronomy .
“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 só podem vir de fusões de estrelas de nêutrons”.
Kilonovas são explosões massivas raras causadas por colisões catastróficas entre estrelas de nêutrons, que são os remanescentes incrivelmente densos de estrelas que explodiram , ou colisões entre estrelas de nêutrons e buracos negros.
Depois de determinar que uma quilonova criou a luz infravermelha, os astrônomos ficaram ainda mais intrigados com a duração da explosão de raios gama . Explosões de raios gama causadas por essas raras explosões só foram observadas em menos de dois segundos, mas esse sinal durou pelo menos um minuto.
“Quando seguimos essa longa explosão de raios gama, esperávamos que isso levasse a evidências de um colapso massivo de estrelas”, disse Fong. “Em vez disso, o que encontramos foi muito diferente. Quando entrei no campo há 15 anos, estava gravado em pedra que longas explosões de raios gama vêm de colapsos massivos de estrelas. Essa descoberta inesperada não apenas representa uma grande mudança em nossa compreensão, mas também abre uma nova janela para descobertas”.
Estrelas de nêutrons são objetos cósmicos compactos, então os pesquisadores nunca esperaram que elas contivessem material suficiente para criar uma explosão de raios gama que poderia durar quase um minuto.
A explosão ocorreu em uma galáxia a cerca de 1 bilhão de anos-luz da Terra. Como o evento aconteceu relativamente próximo, astronomicamente falando, os astrônomos usaram vários telescópios para obter detalhes sem precedentes.
“Descobrimos que este evento produziu cerca de 1.000 vezes a massa da Terra em elementos muito pesados. Isso apoia a ideia de que essas quilonovas são as principais fábricas de ouro do Universo”, disse o Dr. Matt Nicholl, professor associado da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, e coautor de um dos estudos da Nature Astronomy , em comunicado.
As características recém-observadas deste evento estão mudando a forma como os astrônomos entendem as explosões de raios gama, ou GRBs.
“Um GRB tão peculiar foi o primeiro desse tipo já detectado”, disse Bing Zhang, professor de astrofísica da Universidade de Nevada, Las Vegas, e coautor de um dos estudos da Nature Astronomy , em um comunicado. “Essa descoberta não apenas desafiou nossa compreensão das origens do GRB, (mas) também exige que consideremos um novo modelo de como alguns GRBs se formam”.
A equipe de Zhang acredita que a natureza única da explosão pode ter resultado de uma provável colisão entre uma estrela de nêutrons e uma anã branca, ou o remanescente do tamanho da Terra que surge quando estrelas de baixa massa morrem.
O evento também ajudou a responder algumas questões sobre a criação dos elementos mais pesados do universo.
“Os quilonovas são alimentados pelo decaimento radioativo de alguns dos elementos mais pesados do universo”, disse Jillian Rastinejad, estudante de doutorado em astronomia na Northwestern e primeira autora de um dos estudos da Nature Astronomy . “Mas as kilonovas são muito difíceis de observar e desaparecem muito rapidamente. Agora, sabemos que também podemos usar algumas rajadas de raios gama para procurar por mais quilonovas”.
O Telescópio Espacial James Webb permitirá aos astrônomos pesquisar as emissões liberadas por quilonovas usando espectroscopia ou medindo diferentes comprimentos de onda da luz.
“Infelizmente, mesmo os melhores telescópios terrestres não são sensíveis o suficiente para realizar a espectroscopia”, disse Rastinejad. “Com o (telescópio Webb), poderíamos ter obtido um espectro da kilonova. Essas linhas espectrais fornecem evidência direta de que você detectou os elementos mais pesados.
