Observada a 1000ª explosão de raios gama detectada pelo satélite Swift

No dia 27 de outubro de 2015 às 22:40, o satélite Swift da NASA/ASI/UKSA detectou a sua 1000ª explosão de raios gama.

© ESO/GROND (explosão de raios gama GRB 151027B)

Este evento marcante foi subsequentemente observado e caracterizado pelos telescópios do ESO no Observatório La Silla Paranal, situado no norte do Chile, que revelaram que esta explosão de raios gama é um objeto particularmente interessante.

As explosões de raios gama ocorrem de forma aleatória em todo o Universo distante. Pensa-se que sejam causadas por uma explosão estelar extremamente energética e que anunciem o nascimento de um novo buraco negro.
O Swift dedica-se a procurar no céu estes misteriosos e fascinantes eventos. Agora, e após mais de dez anos de vigília constante, o satélite detectou a sua 1000ª explosão de raios gama. A GRB 151027B ocorreu a 27 de outubro de 2015, na direção da constelação do Erídano. O número indica a data da detecção e a letra “B” diz-nos que esta foi a segunda das duas explosões de raios gama detectadas nesse dia.
Os telescópios do ESO possuem uma longa tradição em fazer observações em seguida de eventos de explosões de raios gama, não tendo portanto falhado este importante marco. O instrumento Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND) montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros no Observatório de La Silla e o espectrógrafo X-shooter montado no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal do ESO começaram as observações assim que a explosão de raios gama se tornou visível no Chile, cerca de 5 horas após a sua detecção.
Ao separar a tênue radiação que desvanece rapidamente emitida pela explosão de raios gama nas suas componentes de cor, o espectrógrafo X-shooter revela-se uma das ferramentas mais poderosas que existem para investigar a natureza deste fenômeno. Desde que o X-shooter existe, mais de metade das medições de distância de explosões de raios gama foram obtidas com este instrumento.
As observações do ESO revelaram que a explosão GRB 151027B ocorreu quando o Universo tinha apenas 1,5 bilhões de anos (10% da sua idade atual) e a sua luz viajou durante 12,3 bilhões de anos até chegar à Terra. Este resultado foi anunciado apenas 3 horas depois dos dados terem sido coletados e 8 horas depois da primeira detecção feita pelo Swift. Análises posteriores permitiram aos astrônomos determinar que a galáxia onde a GRB 151027B ocorreu tem uma abundância de elementos químicos pesados estranhamente elevada.
Estas intrigantes conclusões sobre a GRB 151027B demonstram bem o sucesso da parceria entre a missão Swift e os telescópios do ESO, que forneceram observações de seguimento cruciais para centenas de explosões de raios gama. Os instrumentos X-shooter e GROND têm observado de forma sistemática estes eventos elusivos a partir do deserto do Atacama desde 2009 e 2007, respectivamente, fornecendo pistas importantes sobre as explosões mais potentes que acontecem no Universo.

Fonte: ESO

Descoberta a maior estrutura no Universo

Uma equipe de astrônomos da Hungria e dos EUA descobriram o que parece ser a maior estrutura no Universo observável: um anel de nove explosões de raios gama, cosntituindo galáxias com 5 bilhões de anos-luz de diâmetro.

© L. Balazs (distribuição de GRBs no céu)

A imagem acima mostra a distribuição de GRBs no céu a uma distância de 7 bilhões de anos-luz, centrada no anel recém-descoberto. As posições dos GRBs são marcados por pontos azuis e a Via Láctea é indicada para referência, percorrendo da esquerda para a direita através da imagem.

As explosões de raios gama (GRBs) são os eventos mais luminosos no Universo, liberando o equivalente à energia que o Sol lança em 10 bilhões de anos em poucos segundos. Acredita-se que elas sejam o resultado do colapso de massivas estrelas em buracos negros. A grande luminosidade desses eventos, ajuda os astrônomos a mapearem o local de distantes galáxias, algo que a equipe explorou.

As GRBs que constituem o recém-descoberto anel foram observadas, usando uma grande variedade de telescópios, tanto em Terra como no espaço. Elas aparecem a uma distância muito similar de nós, cerca de 7 bilhões de anos-luz, num círculo de 36 graus através do nosso céu, ou o equivalente a mais de 70 vezes o diâmetro da Lua Cheia. Isso implica que o anel tem mais de 5 bilhões de anos-luz de diâmetro, e de acordo com o Professor Balazs, existe somente a probabilidade de 1 em 20.000 das GRBs estarem nessa distribuição por coincidência.

Os modelos mais atuais indicam que a estrutura do cosmos é uniforme em grandes escalas. Esse “Princípio Cosmológico” é estabelecido a partir das observações do Universo primordial e da assinatura da radiação de micro-ondas de fundo, observadas pelos satélites WMAP e Planck. Outros resultados recentes e essa nova descoberta desafiam esse princípio, que coloca o limite de 1,2 bilhões de anos-luz para as maiores estruturas. O anel recém-descoberto é quase cinco vezes maior que esse limite.

“Se o anel representa uma estrutura espacial real, então ele é visto quase que de frente, devido à pequena variação nas distâncias das GRBs ao redor do centro do objeto. O anel poderia ser pensado como sendo a projeção de uma esfera, onde as GRBs todas ocorressem dentro de um período de 250 milhões de anos, uma escala de tempo curta comparada com a idade do Universo”.

Uma projeção de um anel esférico espelharia o anel de aglomerados de galáxias vistos ao redor dos vazios no Universo, vazios e formações parecidas com correntes são vistas e previstas por muitos modelos do cosmos. O anel recém-descoberto é contudo, no mínimo dez vezes maior que os vazios conhecidos.

O Prof. Balazs comenta: “Se nós estivermos corretos, essa estrutura contradiz os modelos atuais do Universo. Foi uma grande surpresa encontrar algo tão grande, e nós ainda não entendemos bem como isso possa existir”.

A equipe agora quer descobrir mais sobre o anel, e estabelecer se os processos conhecidos para a formação de galáxias e para a estruturas de grande escala poderiam ter levado à sua criação, ou se os astrônomos precisam revisar radicalmente suas teorias sobre a evolução do cosmos.

Os cientistas, liderados pelo Prof. Lajos Balazs, do Observatório Konkoloy, em Budapeste, reportou seu trabalho num artigo do Montlhy Notices of the Royal Astronomical Socitey.

Fonte: Royal Astronomical Society

Encontrado o elo perdido de estranha supernova

A supernova SN2012ap é um elo perdido entre as explosões estelares que geraram explosões de raios gama (GRB) e àquelas que não geraram, disse um grupo de astrônomos liderado pelo Dr. Den Milisavljevic do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

© D. Milisavljevic (imagens da supernova SN 2012ap e sua galáxia hospedeira NGC 1729)

A SN2012ap é uma supernova conhecida como supernova de colapso de núcleo. Ela foi detectada pela primeira vez pela Lick Observatory Supernova Search, com o telescópio de imageamento automático Katzman de 0,76 metros na galáxia NGC 1729 no dia 10 de Fevereiro de 2012.

A SN2012ap está localizada a cerca de 23.150 anos-luz em projeção do centro da NGC 1729 ao longo de um braço espiral na periferia externa da galáxia.

As supernovas de colapso de núcleo ocorrem quando as reações de fusão nuclear no núcleo de uma estrela muito massiva não pode mais fornecer a energia necessária para segurar o núcleo contra o peso das partes externas da estrela. O núcleo então colapsa de forma catastrófica numa estrela de nêutrons super densa ou num buraco negro. O resto do material da estrela é enviado para o espaço numa explosão de supernova.

O tipo mais comum é uma supernova explodir o material da estrela para fora numa bolha aproximadamente esférica que se expande rapidamente, mas numa velocidade menor que a velocidade da luz. Essas explosões não produzem explosões de raios gama.

Numa pequena porcentagem de casos, o material em queda é levado para um disco espiral de vida curta ao redor da nova estrela de nêutrons ou do buraco negro que se formou. Esse disco de acreção gera jatos de material que se movem para fora dos polos do disco a uma velocidade aproximadamente igual à velocidade da luz. Essa combinação de um disco em espiral e seus jatos é chamada de um motor, e esse tipo de explosão produz explosões de raios gama.

© NRAO/Bill Saxton (ilustração de uma supernova de colapso de núcleo comum)

A imagem acima mostra à esquerda que em uma supernova de colapso de núcleo comum, sem motor central, o material ejetado se expande para fora quase esfericamente. À direita, um forte motor de centro impulsiona jatos de material quase à velocidade da luz e gera uma GRB. O painel central mostra uma supernova SN 2012ap intermediária, com um motor fraco central, jatos fracos, e sem GRB.

Um novo estudo feito pelo Dr. Milisavljevic e seus colegas, mostrou que nem todas as explosões dos motores de supernovas produzem explosões de raios gama. Os cientistas descobriram que a SN 2012ap tem muitas características esperadas naquelas supernovas que produzem uma poderosa explosão de raios gama, embora essa explosão ainda não aconteceu.

“Esse é um resultado marcante que fornece uma ideia fundamental sobre o mecanismo envolvido nessas explosões. Esse objeto preenche o vazio entre as explosões de raios gama e outras supernovas desse tipo, mostrando que um vasto número de atividades é possível nessas explosões”, disse o Dr. Sayan Chakraborti, um membro da equipe, também do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Os resultados foram submetidos para publicação no The Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

FRB 140514: uma rápida explosão de rádio

Um grupo internacional de astrônomos usando o radiotelescópio Parkes de 64 metros no leste da Austrália observou uma rápida explosão de rádio que aconteceu ao vivo.

© NASA (ilustração de uma magnetar)

Nos últimos anos, os astrônomos têm observado um novo fenômeno, uma breve explosão de ondas de rádio que dura poucos milissegundos.

Esse tipo de fenômeno foi observado pela primeira vez em 2007, quando os cientistas vasculharam os dados de arquivos do radiotelescópio Parkes. Desde então, eles conseguiram ver mais seis explosões como essa nos dados do telescópio e uma sétima explosão foi encontrada nos dados obtidos pelo telescópio de Arecibo em Porto Rico.

Esses sinais foram quase todos descobertos muito tempo depois deles terem ocorrido, mas desde então, os astrônomos começaram a buscar especificamente por esse tipo de sinal no momento em que eles acontecem.

Agora, uma equipe de astrônomos liderada por Emily Petroff da Swinburne University of Technology e do Australia Telescope National Facility tem obtido sucesso em observar a primeira explosão ao vivo.

“Essas explosões eram geralmente descobertas semanas ou meses ou até mais de uma década depois que elas aconteciam. Nós fomos os primeiros a registrar esse tipo de sinal em tempo real”, disse Petroff, que é a principal autora de um artigo que descreve a descoberta.

As características do evento, chamado de FRB 140514, indicam que a fonte da explosão estava localizada a mais de 5,5 bilhões de anos-luz da Terra.

“Essa explosão libera mais ou menos a mesma quantidade de energia em poucos milissegundos equivalente à energia liberada pelo Sol em um dia”, disse a co-autora Dra. Daniele Malesani do Dark Cosmology Centre da University of Copenhagen.

O FRB 140514 deixou outra pista para a sua identidade, mas uma pista enigmática. O radiotelescópio Parkes, captou sua polarização, algo que não tinha sido registrado nas demais explosões.

A polarização pode ser pensada como a direção na qual as ondas eletromagnéticas, como as ondas de luz e de rádio, “vibram”. Ela pode ser linear ou circular.

A emissão de rádio da fonte FRB 140514 foi mais de 20% polarizada de maneira circular, o que nos dá uma pista da existência de campos magnéticos perto da fonte.

“Juntas, as nossas observações permitiram que os cientistas pudessem definir as fontes propostas para as explosões, incluindo supernovas próximas”, disse o co-autor Dr. Mansi Kasliwal do Carnegie Institution for Science.

“Explosões de raios gama curtas, ainda são uma possibilidade, além das distantes estrelas de nêutrons magnéticas, ou magnetars, já as longas explosões de raios gama não são cogitadas como fonte”.

“Identificar a origem das rápidas explosões de rádio é agora uma questão de tempo. Nós armamos a armadilha. Agora é só esperarmos para que uma nova explosão caia nela”, disse Petroff.

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Explosões gigantescas enterradas em poeira

Observações obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) permitiram aos astrônomos mapear diretamente, e pela primeira vez, o gás molecular e a poeira nas galáxias onde ocorrem explosões de raios gama, as maiores explosões no Universo.

© NAOJ (ilustração do meio em torno da GRB 020819B)

Surpreendentemente, observou-se menos gás e muito mais poeira do que o esperado, fazendo com que estas explosões pareçam “explosões escuras”. Trata-se do primeiro resultado científico do ALMA relativo a explosões de raios gama, evidenciando assim o potencial do telescópio no estudo deste fenômeno.

As explosões de raios gama são enormes explosões de energia extremamente elevada observadas em galáxias distantes; são os mais brilhantes fenômenos explosivos no Universo. As explosões que duram mais do que alguns segundos são as chamadas explosões de raios gama de longa duração e estão associadas a explosões de supernovas, fortes detonações no final da vida de estrelas de elevada massa. As explosões de raios gama de longa duração, com mais de dois segundos, correspondem a 70% de todas as explosões de raios gama observadas. Avanços na última década mostraram a existência de outra classe destas explosões, que duram menos de dois segundos, as explosões de raios gama de curta duração, que têm muito provavelmente origem na fusão de estrelas de nêutrons, não estando associadas nem a supernovas nem a hipernovas.
Em apenas alguns segundos, uma explosão típica liberta tanta energia como o Sol ao longo de toda a sua vida de 10 bilhões de anos. A explosão propriamente dita é normalmente seguida por uma emissão que se vai desvanescendo, conhecida por brilho remanescente, e que se pensa ser causada por colisões entre o material ejetado e o gás circundante.
No entanto, algumas explosões de raios gama parecem não ter este brilho remanescente. são as chamadas explosões escuras. Uma explicação possível prende-se com a existência de nuvens de poeira que absorverão esta radiação remanescente.

 

© ESO/NAOJ/NRAO (explosão de raios gama enterrada em poeira)

Observações da galáxia hospedeira de GRB 020819B. As imagens mostram medições rádio do gás molecular (à esquerda) e da poeira (ao centro), ambas obtidas com o ALMA. À direita podemos ver uma imagem no visível capturada pelo telescópio Frederick C. Gillett Gemini North. A cruz indica a localização da explosão de raios gama.

Nos últimos anos, os cientistas têm estudado galáxias onde ocorrem as explosões de raios gama, no intuito de tentar perceber como é que estes fenômenos se formam. Esperava-se que as estrelas massivas progenitoras das explosões de raios gama se encontrassem em regiões de formação estelar ativa, as quais estariam envoltas por enormes quantidades de gás molecular, o combustível da formação estelar. No entanto, até agora nenhum resultado observacional corroborou esta teoria, mantendo-se assim um mistério de longa data.
Agora, e pela primeira vez, uma equipe japonesa de astrônomos utilizou o ALMA para detectar a emissão rádio do gás molecular em duas galáxias onde ocorrem estas explosões escuras de raios gama de longa duração - GRB 020819B e GRB 051022 - a cerca de 4,3 e 6,9 mil milhões de anos-luz de distância, respetivamente. Embora tal emissão rádio nunca tenha sido detectada nestas galáxias, o ALMA possibilitou esta detecção, graças à sua sensibilidade elevada sem precedentes. A sensibilidade do ALMA nestas observações foi cerca de cinco vezes melhor que a de outros telescópios semelhantes. As observações científicas preliminares do ALMA começaram em 2011 com uma rede parcial de antenas. Estas observações foram feitas com uma rede de apenas 24 a 27 antenas, com separações entre si de, no máximo, 125 metros. A rede completa de 66 antenas oferece grande promessa relativamente ao que o ALMA será capaz de revelar no futuro próximo, quando as antenas estiverem dispostas em diferentes configurações, com distâncias entre si variando entre 150 metros e 16 quilômetros.
Kotaro Kohno, professor da Universidade de Tóquio e membro da equipe de pesquisa que efetuou este trabalho, disse: “Há mais de dez anos que procuramos este gás molecular nestas galáxias, utilizando vários telescópios em todo o mundo. Conseguimos finalmente atingir o nosso objetivo, utilizando o poder do ALMA. Estamos muito entusiasmados com os resultados obtidos.”
Outro resultado digno de nota, e igualmente possível graças à resolução elevada do ALMA, foi a descoberta da distribuição do gás molecular e da poeira em galáxias hospedeiras das explosões de raios gama. Observações da GRB 020819B revelaram um ambiente notavelmente rico em poeira, ao mesmo tempo que foi encontrado gás molecular em torno do centro da galáxia. Esta é a primeira vez que é descoberta uma tal distribuição de material nas galáxias onde ocorrem explosões de raios gama. A proporção de poeira para gás molecular é cerca de 1% no meio interestelar na Via Láctea e em galáxias próximas com formação estelar ativa, sendo dez ou mais vezes maior na região que rodeia a GRB 020819B.
“Não esperavamos que as explosões de raios gama ocorressem em meios tão poeirentos, com uma baixa razão de gás molecular relativamente à poeira. Este fato indica-nos que as explosões têm lugar num ambiente completamente diferente da típica região de formação estelar,” diz Hatsukade. Este resultado sugere que as estrelas massivas que morrem com explosões de raios gama mudam o ambiente na sua região de formação estelar antes de explodirem.
Acredita-se que uma explicação possível para a alta proporção de poeira comparada ao gás molecular no local da explosão de raios gama possa vir da diferença nas reações relativas à radiação ultravioleta. Uma vez que as ligações entre os átomos que formam as moléculas são facilmente quebradas pela radiação ultravioleta, o gás molecular não consegue sobreviver num ambiente exposto à forte radiação ultravioleta emitida pelas estrelas quentes massivas na região de formação estelar, incluindo a própria estrela que eventualmente explodirá com emissão de raios gama observada. Embora uma distribuição semelhante seja também observada na GRB 051022, este resultado tem ainda que ser confirmado devido à falta de resolução (uma vez que a galáxia hospedeira da GRB 051022 está mais afastada do que a da GRB 020819B). De qualquer modo, estas observações do ALMA apoiam a hipótese de que é a poeira que absorve a radiação remanescente, dando origem às explosões de raios gama escuras.
“Os resultados obtidos foram muito além das nossas expectativas. Precisamos agora de fazer mais observações de outras galáxias onde ocorrem explosões de raios gama para ver se estas podem ser efetivamente condições ambientais gerais de um local de explosões de raios gama. Aguardamos com muito interesse o seguimento deste trabalho, que será executado fazendo já uso das capacidades melhoradas do ALMA,” diz Hatsukade.

Este trabalho foi publicado hoje na revista Nature.

Fonte: ESO

A mais brilhante explosão no Universo

Uma misteriosa explosão de luz vista no início deste ano, perto da constelação de Leão, era realmente a mais brilhante explosão de raios gama já registrada, e foi desencadeada por uma explosão estelar extremamente poderosa, segundo um novo estudo.

© NASA/Swift/Cruz deWilde (ilustração de uma explosão de raios gama)

Em 27 de abril, vários satélites, incluindo o Swift da NASA, observaram uma explosão extraordinariamente forte de radiação gama. A explosão desencadeou um jato energético de partículas que viajaram a uma velocidade próxima à da luz.

Explosões de raios gama, ou GRBs, são o tipo mais poderoso de explosões no Universo e, normalmente, marcam a destruição de uma estrela maciça. As estrelas originais são muito fracas para serem vistas, mas as explosões de supernovas que sinalizam a morte de uma grande estrela podem causar explosões violentas de radiação gama.

Explosões de raios gama são geralmente curtas, mas extremamente brilhantes. Ainda assim, telescópios terrestres têm dificuldade em observá-las, pois a atmosfera da Terra absorve a radiação gama.

A GRB vista no começo do ano, oficialmente denominada GRB 130472A, aconteceu em uma galáxia localizada a 3,6 bilhões de anos-luz de distância; apesar de muito longe, já foram registradas GRBs com o dobro dessa distância, embora fossem mais fracas. Essa maior proximidade com a Terra permitiu aos astrônomos confirmar pela primeira vez que um mesmo objeto foi capaz de criar simultaneamente uma poderosa GRB e uma supernova.

O jato produzido pela explosão de raios gama foi formado quando uma estrela massiva colapsou sobre si mesma e criou um buraco negro em seu centro. Isto gerou uma onda de choque que fez com que os restos estelares se expandissem, produzindo uma concha brilhante de detritos que foi observada como uma explosão de supernova extremamente brilhante.

Após analisar as propriedades da luz produzida pela explosão de raios gama, os cientistas determinaram que a estrela original tinha apenas entre 3 a 4 vezes o tamanho do Sol, mas era de 20 a 30 vezes mais massiva. Esta estrela extremamente compacta também estava girando rapidamente.

A GRB foi a mais brilhante e enérgica explosão já testemunhada e provocou ondas de choque que ainda não são bem compreendidas. Embora os cientistas tenham uma visão mais clara da violenta explosão, mistérios ainda permanecem. Por exemplo, telescópios espaciais detectaram mais fótons e raios gama de alta energia do que os modelos teóricos previam para uma explosão desta magnitude.

Os pesquisadores ainda estão investigando por que os níveis de energia observados na GRB 130472A não combinam com as previsões de modelos existentes de explosões de raios gama. Os resultados podem conduzir a uma teoria mais refinada sobre como as partículas são aceleradas, o que pode auxiliar os astrônomos a prever melhor o comportamento desses eventos cósmicos.

Fonte: Science

Descoberta estrutura mais maciça do Universo

Astrônomos encontraram uma estrutura assombrosamente grande em uma parte remota do Universo, uma extensão do espaço que é tão grande que a luz demora 10 bilhões de anos para atravessar.

© ESO/L. Calçada (ilustração de uma explosão de raios gama)

A descoberta representa um dilema para um princípio fundamental da cosmologia moderna, que requer que a matéria deve aparentar estar distribuída uniformemente se vista em uma escala grande o suficiente.

A estrutura recém encontrada é mais que o dobro do tamanho do detentor do recorde anterior, um aglomerado de 73 quasares, referido como o Huge-LQG, ou Grande Grupo de Quasares, que se estende por 4 bilhões de anos-luz. É seis vezes maior que o diâmetro de 1,4 bilhões de anos-luz da Grande Muralha Sloan.

Os cientistas descobriram a nova estrutura, mapeando os locais das explosões de raios gama. Essas explosões fugazes, mas de alta energia, são provavelmente causadas pela explosão de estrelas massivas.

Devido a estrelas maiores se formarem geralmente em áreas com mais material, explosões de raios gama podem fornecer uma estimativa aproximada da quantidade de matéria uma determinada região contém.

A pesquisa atrvés do telescópio Swift da NASA e de outros rastreadores de raios gama encontrou uma região de cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância, na direção da constelação de Hércules e Corona Borealis, que teve um número desproporcional de explosões de raios gama.

Investigando os locais das explosões, os cientistas estimam que a estrutura de onde vieram se estende por cerca de 10 bilhões de anos-luz de diâmetro, contendo uma grande concentração de aglomerados de galáxias.

A monitorização adicional das explosões de raios gama deve fornecer mais evidências da existência da estrutura.

Fonte: Discovery

Explosão ilumina galáxia invisível

A mais de 12 bilhões de anos atrás, uma estrela explodiu, se rompendo e expelindo o que sobrou em jatos gêmeos com uma velocidade próxima da velocidade da luz.

© CfA (explosão de raios gama ilumina gás interestelar)

Sua morte foi um evento tão brilhante que conseguiu iluminar sua galáxia inteira um milhão de vezes mais, do que ela era iluminada antes. O flash brilhante viajou através do espaço por 12,7 bilhões de anos para chegar a um planeta que estava longe de existir no momento da explosão, a nossa Terra. Analisando essa luz, os astrônomos aprenderam sobre uma galáxia que outrora era muito pequena, apagada e distante para ser observada até mesmo pelo telescópio espacial Hubble.

“Essa estrela viveu numa época interessante, a chamada idade das trevas, um bilhão de anos depois do Big Bang”, disse o autor principal do estudo Ryan Chornock do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

“Por um lado, nós somos cientistas forenses, investigando a morte de uma estrela e a vida de uma galáxia nas primeiras fases do tempo cósmico”, adicionou ele.

A estrela anunciou sua morte com um flash de raios gama, um evento conhecido como uma explosão de raios gama (GRB). A GRB 130606A foi classificada como sendo uma GRB longa, já que ela durou mais de 4 minutos. Ela foi detectada pela sonda Swift da NASA no dia 6 de Junho de 2013. Chornock e sua equipe rapidamente organizaram observações subsequentes usando o telescópio MMT no Arizona e o Gemini Norte no Havaí.

“Nós fomos capazes de estar no alvo certo em questões de horas”, disse Chornock. “Essa velocidade foi crucial para detectar e estudar o brilho posterior”.

O brilho de uma GRB ocorre quando os jatos de uma explosão vagam por entre o gás ao redor, varrendo esse material, aquecendo-o e gerando assim o brilho. À medida a luz viaja através da galáxia onde se situava a estrela que morreu, ela passa por nuvens de gás interestelar. Elementos químicos, dentro dessas nuvens absorvem a luz em certos comprimentos de onda, deixando pegadas. Espalhando a luz pelo seu espectro, os astrônomos conseguem estudar essas pegadas e aprender que gases a galáxia distante continha.

Todos os elementos químicos mais pesados que o hidrogênio, o hélio, e o lítio foram criados pelas estrelas. Como um resultado, esses elementos pesados, chamamados de metais, levam um tempo para se acumular. A vida não teria existido no Universo primordial pois esses elementos, cruciais para a vida, incluindo o carbono e o oxigênio, ainda não existiam.

Chornock e seus colegas descobriram que a galáxia com explosão GRB continha somente algo em torno de um décimo dos metais encontrados no nosso Sistema Solar. A teoria sugere que embora os planetas rochosos pudessem ter sido capaz de se formar, a vida provavelmente não estaria presente.

“No tempo em que essa estrela morreu o Universo ainda não estava pronto para a vida. Ele ainda não tinha vida, mas estava sim gerando os elementos necessários para isso”, diz Chornock.

Com redshift de 5.9, ou uma distância de 12,7 bilhões de anos-luz, a GRB 130606A é uma das mais distantes explosões de raios gama já encontradas.

“No futuro nós seremos capazes de encontrar e explorar até mesmo as mais distantes GRBs com a construção do planejado Giant Magellan Telescope”, disse Edo Berger, do CfA, um coautor do estudo.

A equipe irá publicar os resultados na edição de 1 de Setembro de 2013 no periódico The Astrophysical Journal e pode ser vista online.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Uma kilonova após explosão de raios gama

O telescópio espacial Hubble tem fornecido a evidência mais forte até o momento de que explosões de raios gama de curta duração são disparadas pela fusão de dois objetos estelares menores, como um par de estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro.

© Hubble (GRB 130603B)

A evidência definitiva veio de observações do Hubble feitas na luz infravermelha próxima da bola de fogo em diminuição de brilho produzida depois de uma explosão curta de raios gama (GRB). O brilho revelou pela primeira vez um novo tipo de explosão estelar chamada de kilonova, uma explosão prevista que acompanha uma GRB de curta duração.

Uma kilonova é aproximadamente 1.000 vezes mais brilhante do que uma nova, que é causada pela erupção de uma anã branca. Essa explosão estelar, contudo é somente entre 1/10 a 1/100 do brilho de uma típica supernova, a própria detonação de uma estrela massiva.

Explosões de raios gama possuem intensa radiação de alta energia que aparece de direções aleatórias no espaço. Explosões de curta duração duram no máximo poucos segundos, mas elas algumas vezes geram brilhos posteriores fracos e a irradiação da luz no infravermelho próximo continua ainda por algumas horas ou dias.

Os brilhos posteriores têm ajudado os astrônomos a determinaram que as GRBs localizam-se em galáxias distantes. A causa da GRB de curta duração permanece um mistério. A teoria mais popular descreve que é uma energia lançada enquanto dois objetos compactos se chocam. Mas, até agora, os astrônomos não tinham adquiridos dados suficientes para provar essa forte evidência.

Uma equipe de pesquisadores liderada por Nial Tanvir da Universidade de Leicester no Reino Unido, tem usado o Hubble para estudar uma recente explosão de curta duração na luz infravermelha próxima. As observações revelaram o apagamento do brilho posterior de uma explosão de kilonova, evidenciando a hipótese da fusão.

“Essa observação finalmente resolve o mistério da origem das explosões de raios gama de curta duração”, disse Tanvir. “Muitos astrônomos, incluindo nosso grupo, já tinham fornecido fortes evidências de que as explosões de raios gama de longa duração (aquelas que duram mais de dois segundos) são produzidas pelo colapso de estrelas extremamente massivas. Mas nós até então só tínhamos evidências fracas sobre o fato das explosões de raios gama de curta duração serem produzidas pela fusão de objetos compactos. Esse resultado agora parece fornecer a prova definitiva para suportar esse cenário”.

Os astrofísicos têm previsto que as GRBs de curta duração são criadas quando um par de estrelas de nêutrons super densas em um sistema binário se espiralam conjuntamente. Esse evento acontece à medida que o sistema emite radiação gravitacional. A energia dissipada pelas ondas fazem com que os dois objetos fiquem mais próximos. Nos milissegundos finais, enquanto os dois objetos se fundem, a espiral da morte expele material altamente radioativo. Esse material aquece e expande, emitindo uma explosão de luz. Essa poderosa explosão de uma kilonova emite mais radiação em luz visível e no infravermelho próximo a cada segundo do que o Sol o faz em anos. Uma explosão de kilonova dura aproximadamente uma semana.

Num artigo científico recente, Jennifer Barnes e Daniel KAsen da Universidade da Califórnia em Berkely, e do Lawrence Berkeley National Laboratory apresentou novos cálculos prevendo como as kilonovas devem parecer. Os cálculos mostram que o mesmo plasma quente produzindo a radiação também agirá como um bloqueador da luz visível, gerando um reservatório de energia da kilonova inundando de luz do infravermelho próximo por mais alguns dias.

Uma inesperada oportunidade para testar esse modelo aconteceu no dia 3 de Junho de 2013 quando o Swift Space Telescope da NASA registrou a explosão de raios gama extremamente brilhante, catalogada como GRB 130603B, numa galáxia localizada a quase 4 bilhões de anos-luz de distância. Embora a explosão inicial de raios gama tenha durado apenas um décimo de segundo, ela foi aproximadamente 100 bilhões de vezes mais brilhante do que subsequente flash de kilonova.

A luz visível da explosão posterior foi detectada no William Herschel Telescope e a sua distância foi determinada com o Gran Telescopio Canarias, ambos localizados nas Ilhas Canárias.

“Nós rapidamente percebemos que essa era a chance de testar a nova teoria de Barnes e Kasen, usando o Hubble para caçar a kilonova na luz infravermelha próxima”, disse Tanvir. Os cálculos sugerem que a luz seria provavelmente mais brilhante nos comprimentos de onda do infravermelho próximo aproximadamente entre 3 e 11 dias depois da explosão inicial. Os pesquisadores precisaram agir rapidamente antes que a luz se apagasse, então eles requisitaram o Director's Discretionary Observing Time com a Wide Field Camera 3 do Hubble.

No dia 12-13 de Junho de 2013 o Hubble buscou pelo local da explosão inicial, identificando um objeto vermelho apagado. Uma análise independente dos dados, realizada por outra equipe de pesquisa confirmou a detecção. Observações subsequentes feitas com o Hubble, três semanas depois, no dia 3 de Julho de 2013, revelaram que a fonte já tinha se apagado, fornecendo assim a evidência fundamental de que essa bola de fogo era de um evento explosivo.

“Anteriormente, os astrônomos tinham procurado pela explosão posterior de explosões de curto período mais na luz óptica, e realmente não encontraram nada além da luz da própria explosão de raios gama”, explicou Andrew Fruchter, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, um membro da equipe de pesquisa de Tanvir. “Mas essa nova teoria previa que quando você comparasse as imagens feitas na luz óptica com aquelas feitas na luz infravermelha próxima de explosões de raios gama de curta duração, aproximadamente uma semana depois da explosão, a kilonova deveria aparecer em infravermelho, e isso é exatamente o que nós temos visto”.

Além disso para confirmar a natureza das GRBs curtas, a descoberta tinha duas importantes implicações. A primeira, a origem de muitos elementos químicos pesados no Universo, incluindo o ouro, platina, que por muito tempo foi algo misterioso. As kilonovas são previstas para formarem esses elementos em abundância, espalhando-os pelo espaço onde eles se tornariam parte da futura geração de estrelas e planetas.

Em segundo lugar, as fusões de objetos compactos são também esperadas por emitirem intensas ondas gravitacionais, previstas pela primeira vez por Albert Einstein. As ondas de gravidade não tinham ainda sido descobertas, mas os novos instrumentos em desenvolvimento podem fazer as primeiras detecções dentro de poucos anos. “Agora, parece que caçando por kilonovas, os astrônomos podem ser capazes de ajustarem conjuntamente os eventos que geram ambos os fenômenos”, disse Tanvir.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Ouro da Terra veio de colisão de estrelas

Cientistas registraram uma explosão de raios gama após a colisão de duas estrelas de nêutrons.

© Dana Berry (ilustração mostra a colisão das estrelas de nêutrons)

O resultado do evento cataclísmico foi a produção de diversos elementos; foi ejetado o equivalente a 100 vezes a massa do Sol em material. Há muito ouro nessa gigantesca quantidade de matéria, estima-se 10 vezes a massa da Lua.

Valorizamos o ouro por vários motivos: sua beleza, sua utilidade como joias, e sua raridade. O ouro é raro na Terra, em parte, porque também é raro no Universo. Ao contrário de elementos mais comuns, como carbono ou ferro, o ouro não é criado dentro das estrelas. Para isso, são necessários eventos mais extremos. No caso registrado, duas estrelas de nêutrons - o núcleo que sobrou de duas estrelas que explodiram como supernova - colidiram, o que levou a uma explosão de raios gama. Diversos elementos foram produzidos, entre eles o metal raro. O material rico pela colisão de estrelas de nêutrons podem gerar tais elementos, que então se submetem ao decaimento radioativo, emitindo um brilho que é dominado pela luz infravermelha, exatamente o que a equipe observou. Os pesquisadores calculam que cerca de um centésimo da massa solar do material foi ejetado pela explosão de raios gama, algumas das quais era de ouro. Ao combinar o ouro estimado produzido por um único GRB curto com o número de tais explosões que ocorreram durante a existência do Universo, todo o ouro no cosmos pode ter vindo de explosões de raios gama.

A explosão de raios gama (GRB) é um flash de luz de alta energia (raios gama) a partir de uma explosão extremamente enérgica. A maioria são encontrados no Universo distante. Os pesquisadores estudaram a GRB 130603B, cuja explosão ocorreu a 3,9 bilhões de anos-luz da Terra, uma das mais próximas já registradas, e foi vista pelo satélite Swift, da NASA, em 3 de junho. Ela durou menos de dois décimos de segundo.

"Parafraseando Carl Sagan, somos todos produtos das estrelas, e nossas joias são produtos de colisões de estrelas", diz o autor principal do artigo, Edo Berger, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EUA).

O estudo foi divulgado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Impressionante explosão de raios gama

Os raios gama registrados da explosão de uma estrela moribunda numa galáxia distante tem impressionado os astrônomos ao redor do mundo.

© Fermi (emissão de raios gama)

A erupção que é classificada como uma explosão de raios gama (GRB), que foi designada como GRB 130427A, produziu a luz de mais alta energia já detectada de um evento como esses.

“Nós esperamos por muito tempo por uma explosão de raios gama chocante e que pudesse literalmente brilhar a olhos vivos”, disse Julie McEnery, cientista do projeto para o Fermi Gamma Ray Space Telescope no Goddard Space Flught Center da NASA. “A GRB durou tanto tempo que um número recorde de telescópios em terra foram capazes de registrar a explosão enquanto as observações com telescópios espaciais ainda estavam em curso”.

Na madrugada do dia 27 de abril de 2013, o Gamma-ray Burst Monitor (GBM) do Fermi disparou em uma erupção de luz de alta energia na constelação de Leo, o Leão. A explosão ocorreu enquanto o satélite Swift da NASA estava passando entre alguns alvos o que atrasou a detecção do Burst Alert Telescope por menos de um minuto.

O Large Area Telescope do Fermi, ou LAT, registrou uma explosão de raios gama com uma energia de no mínimo 94 GeV (bilhões de elétrons volts), ou algo em torno de 35 bilhões de vezes mais energético que a luz visível, e em torno de três vezes maior do que o registro anterior feito pelo LAT. A emissão da explosão durou horas e permaneceu detectável pelo LAT por boa parte do dia, registrando assim um novo recorde como a emissão de raios gama mais longa já observada de uma GRB.

A explosão foi subsequentemente detectada em comprimentos de onda óptico, infravermelho e de rádio por observações feitas em terra, com base na posição rápida e precisa do Swift. Os astrônomos rapidamente perceberam que a GRB estava localizada a aproximadamente 3,6 bilhões de anos-luz de distância da Terra, o que é algo relativamente próximo para fenômenos desse tipo.

As explosões de raios gama são as explosões mais luminosas do Universo. Os astrônomos acreditam que a maioria delas ocorrem quando estrelas massivas esgotam seu combustível nuclear e colapsam devido ao seu próprio peso. Enquanto que o núcleo colapsa num buraco negro, jatos de material são atirados para fora em velocidades próximas à da luz.

Os jatos vagam por todo o caminho através da estrela em colapso e continuam no espaço onde eles interagem com o gás previamente derramado pela estrela gerando brilhos intensos que desaparecem com o tempo.

Se uma GRB é próxima o suficiente, os astrônomos normalmente descobrem uma supernova no mesmo local uma semana depois, aproximadamente.

“Essa GRB em questão está entre as cinco por cento das explosões mais próximas, ou seja, existe a grande possibilidade de se encontrar uma supernova emergindo dessa explosão, do mesmo modo que supernovas foram descobertas acompanhando explosões similares”, disse Neil Gehrels do Goddard e principal pesquisador do Swift.

Observações com telescópios terrestres estão monitorando a localização da GRB 130427A e esperam encontrar essa supernova em meados deste mês.

Fonte: NASA