Ilustração do artista de um buraco negro que consome uma estrela de nêutrons. Crédito da imagem: Dana Berry / NASA. Clique para ampliar.
Os cientistas resolveram um mistério de 35 anos da origem de poderosos flashes de fração de segundo chamados rajadas curtas de raios gama. Esses flashes, mais brilhantes que um bilhão de sóis e durando apenas alguns milissegundos, foram simplesmente rápidos demais para serem capturados ... até agora.
Se você adivinhou que um buraco negro está envolvido, você está pelo menos parcialmente certo. Explosões curtas de raios gama surgem de colisões entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons ou entre duas estrelas de nêutrons. No primeiro cenário, o buraco negro engole a estrela de nêutrons e cresce. No segundo cenário, as duas estrelas de nêutrons criam um buraco negro.
Explosões de raios gama, as explosões mais poderosas conhecidas, foram detectadas pela primeira vez no final da década de 1960. Eles são aleatórios, fugazes e podem ocorrer em qualquer região do céu. Tente encontrar a localização do flash da câmera em algum lugar de um vasto estádio esportivo e você perceberá o desafio que os caçadores de raios gama enfrentam. A solução desse mistério exigiu uma coordenação sem precedentes entre os cientistas, usando uma infinidade de telescópios terrestres e satélites da NASA.
Há dois anos, os cientistas descobriram que explosões mais longas, com duração de mais de dois segundos, surgem da explosão de estrelas muito massivas. Cerca de 30% das explosões, no entanto, são curtas e inferiores a dois segundos.
Quatro explosões curtas de raios gama foram detectadas desde maio. Dois deles são apresentados em quatro artigos na edição de 6 de outubro da revista Nature. Uma explosão de julho fornece a evidência da "arma de fumar" para apoiar a teoria da colisão. Outra explosão vai um passo além, fornecendo evidências tentadoras e pela primeira vez de um buraco negro comendo uma estrela de nêutrons - primeiro esticando a estrela de nêutrons em um crescente, engolindo-a e depois engolindo migalhas da estrela quebrada nos minutos e horas que seguido.
Essas descobertas também podem ajudar na detecção direta de ondas gravitacionais, nunca antes vistas. Tais fusões criam ondas gravitacionais ou ondulações no espaço-tempo. Explosões curtas de raios gama poderiam dizer aos cientistas quando e onde procurar as ondulações.
"As explosões de raios gama em geral são notoriamente difíceis de estudar, mas as mais curtas são quase impossíveis de determinar", disse o Dr. Neil Gehrels, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, principal pesquisador do satélite Swift da NASA. e autor principal em um dos relatórios da Nature. “Tudo isso mudou. Agora temos as ferramentas para estudar esses eventos. ”
O satélite Swift detectou uma pequena explosão em 9 de maio e o High Energy Transient Explorer (HETE) da NASA detectou outra em 9 de julho. Essas são as duas explosões apresentadas na Nature. Swift e HETE transmitiram de forma rápida e autônoma as coordenadas da explosão a cientistas e observatórios por telefone celular, bipes e e-mail.
O evento de 9 de maio marcou a primeira vez que os cientistas identificaram um pós-brilho para uma pequena explosão de raios gama, algo comumente visto após longas explosões. Essa descoberta foi objeto de um comunicado de imprensa da NASA em 11 de maio. Os novos resultados publicados na Nature representam análises completas desses dois pós-arrebentamentos, o que confirma o caso da origem de rajadas curtas.
"Tivemos o pressentimento de que pequenas explosões de raios gama vieram de uma estrela de nêutrons colidindo com um buraco negro ou outra estrela de nêutrons, mas essas novas detecções não deixam dúvidas", disse Derek Fox, da Penn State, principal autor de um relatório da Nature. detalhando uma observação com vários comprimentos de onda.
A equipe de Fox descobriu o pós-brilho dos raios X da explosão de 9 de julho com o Observatório de raios-X Chandra da NASA. Uma equipe liderada pelo Prof. Jens Hjorth, da Universidade de Copenhague, identificou o brilho óptico usando o telescópio dinamarquês de 1,5 metro no Observatório La Silla, no Chile. A equipe da Fox continuou seus estudos sobre o brilho posterior com o Telescópio Espacial Hubble da NASA; os telescópios du Pont e Swope em Las Campanas, Chile, financiados pela Carnegie Institution; o telescópio Subaru em Mauna Kea, Havaí, operado pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão; e o Very Large Array, um trecho de 27 radiotelescópios perto de Socorro, MN, operado pelo Observatório Nacional de Radioastronomia.
A observação de vários comprimentos de onda da rajada de 9 de julho, chamada GRB 050709, forneceu todas as peças do quebra-cabeça para resolver o mistério da rajada curta.
"Telescópios poderosos não detectaram nenhuma supernova quando o raio gama diminuiu, argumentando contra a explosão de uma estrela massiva", disse o Dr. George Ricker, do MIT, pesquisador principal do HETE e co-autor de outro artigo da Nature. "A explosão de 9 de julho foi como o cachorro que não latia."
Ricker acrescentou que a explosão de 9 de julho e provavelmente a explosão de 9 de maio estão localizadas nos arredores de suas galáxias hospedeiras, onde se espera que estejam os antigos binários em fusão. Explosões curtas de raios gama não são esperadas em galáxias jovens que formam estrelas. São necessários bilhões de anos para que duas estrelas massivas, acopladas em um sistema binário, primeiro evoluam para a fase de buraco negro ou estrela de nêutrons e depois se fundam. A transição de uma estrela para um buraco negro ou estrela de nêutrons envolve uma explosão (supernova) que pode chutar o sistema binário para longe de sua origem e para a borda da galáxia hospedeira.
Esta explosão de 9 de julho e uma posterior em 24 de julho mostraram sinais únicos que apontam não apenas para qualquer fusão antiga, mas, mais especificamente, para uma fusão de buracos negros - estrelas de nêutrons. Os cientistas viram picos de raios-X após a explosão inicial dos raios gama. A rápida porção de raios gama é provavelmente um sinal do buraco negro que engole a maior parte da estrela de nêutrons. Os sinais de raios-X, nos minutos a horas que se seguiram, podem ser migalhas de material de estrela de nêutrons caindo no buraco negro, um pouco como sobremesa.
E tem mais. As fusões criam ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo previstas por Einstein, mas nunca detectadas diretamente. A explosão de 9 de julho estava a cerca de dois bilhões de anos-luz de distância. Uma grande fusão mais próxima da Terra pode ser detectada pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser da National Science Foundation (LIGO). Se o Swift detectar uma explosão curta próxima, os cientistas do LIGO poderão voltar e verificar os dados com uma hora e um local precisos em mente.
"Esta é uma boa notícia para o LIGO", disse o Dr. Albert Lazzarini, do Laboratório LIGO da Caltech. “A conexão entre empresas de rajadas curtas e fusões eleva as taxas projetadas para o LIGO, e elas parecem estar no topo das estimativas anteriores. Além disso, as observações fornecem sugestões tentadoras de fusões de buracos negros - estrelas de nêutrons, que não haviam sido detectadas antes. Durante a próxima observação de um ano do LIGO, podemos detectar ondas gravitacionais desse evento ".
Uma fusão de estrelas de nêutrons com um buraco negro geraria ondas gravitacionais mais fortes do que duas estrelas de nêutrons em fusão. A questão agora é quão comum e quão próximas essas fusões são. O Swift, lançado em novembro de 2004, pode fornecer essa resposta.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
