domingo, 17 de julho de 2016

Chandra encontra evidências de violenta fusão estelar

As explosões de raios gama, ou GRBs, são alguns dos eventos mais violentos e energéticos no Universo. Embora esses eventos são as explosões mais luminosas do Universo, um novo estudo usando o observatório de raios X Chandra da NASA, o satélite Swift da NASA e outros telescópios sugere que pode estar em falta a maioria dessas poderosas explosões cósmicas.

explosão de raios gama

© NASA/CXC/M.Weiss (explosão de raios gama)

Os astrônomos acreditam que algumas GRBs são o produto da colisão e fusão de duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro. A nova pesquisa dá a melhor evidência até agora de que tais colisões irão gerar um jato muito estreito de raios gama. Se este jato não está apontado em direção à Terra, a GRB produzida pela colisão não será detectada.

Colisões entre duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e buracos negros são fortes fontes de ondas gravitacionais que podem ser detectadas. Portanto, este resultado tem implicações importantes para o número de eventos que serão detectáveis ​​pelo Gravitational-Wave Observatory Laser interferometria (LIGO) e outros observatórios de ondas gravitacionais.

Em 3 de Setembro de 2014, o observatório Swift da NASA captou uma GRB, denominada GRB 140903A, designação devido à data em que foi detectada. Os cientistas usaram observações ópticas com o observatório Gemini, no Havaí, para determinar que a GRB 140903A foi localizada em uma galáxia a cerca de 3,9 bilhões de anos luz de distância.

O grande painel no gráfico é uma ilustração que mostra as consequências da fusão de uma estrela de nêutrons, incluindo a geração de um GRB. No centro está um objeto compacto, um buraco negro ou uma estrela de nêutrons massiva, e em vermelho é um disco de material que sobrou da fusão, que contém material que cai em direção ao objeto compacto. A energia emanada deste material colapsando impulsiona o jato da GRB mostrado em amarelo. Em laranja é um vento de partículas soprando longe do disco e em azul é o material ejetado do objeto compacto e expandindo com velocidades muito altas de cerca de um décimo da velocidade da luz.

A imagem à esquerda dos dois painéis menores mostra uma vista óptica do Telescópio Discovery Channel (DCT) com GRB 140903A no meio e uma imagem de raios X obtida pelo Chandra à direita. A estrela brilhante no óptico está relacionada com a GRB.

A explosão de raios gama durou menos de dois segundos. Cerca de três semanas após a descoberta pelo Swift da GRB 140903A, uma equipe de pesquisadores liderada por Eleonora Troja, da Universidade de Maryland, College Park (UMD), observou o rescaldo da GRB em raios X com Chandra. Observações do Chandra de como a emissão de raios X a partir desta GRB diminui ao longo do tempo fornecem informações importantes sobre as propriedades do jato.

Especificamente, os pesquisadores descobriram que o jato é irradiado em um ângulo de apenas cerca de cinco graus baseado nas observações de raios X, além de observações ópticas com o observatório Gemini e do DCT e observações de rádio com o Karl G. Jansky Very Large Array. Isto é aproximadamente equivalente a um círculo com o diâmetro de seus três dedos do meio realizada no comprimento dos braços. Isto significa que os astrônomos estão detectando apenas cerca de 0,4% deste tipo de GRB quando se apaga, uma vez que na maioria dos casos o jato não estará apontado diretamente para nós.

Estudos anteriores por outros astrônomos haviam sugerido que estas fusões poderiam produzir jatos estreitos. No entanto, as provas nesses casos não era tão forte porque o rápido declínio da luz não foi observada em vários comprimentos de onda, permitindo explicações que não envolvem jatos.

Várias evidências vinculam este evento para a fusão de duas estrelas de nêutrons, ou entre uma estrela de nêutrons e buracos negros. Estes incluem as propriedades de emissão de raios gama, a velhice e a baixa taxa de estrelas se formando na galáxia hospedeira da GRB e a falta de uma supernova brilhante. Em alguns casos anteriores forte evidência para esta ligação não foi encontrada.

Novos estudos têm sugerido que essas fusões poderiam ser o local de produção de elementos mais pesados ​​que o ferro, tais como o ouro. Portanto, a taxa desses eventos também é importante para estimar a quantidade total de elementos pesados ​​produzidos por estas fusões e compará-los com os valores observados na Via Láctea.

Um artigo descrevendo estes resultados foi recentemente aceito para publicação no Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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