De acordo com o astrônomo Andrew Levan, há um velho ditado no estudo de explosões de raios gama: "Quando você vê um raio gama estourar, vê ... apenas um raio gama estourar. Eles não é mesmo assim ”, disse ele durante uma coletiva de imprensa em 16 de abril, discutindo a descoberta de um tipo muito diferente de GRB - um tipo que vem com um novo sabor duradouro.
Três dessas explosões estelares incomuns e duradouras foram recentemente descobertas usando o satélite Swift e outros telescópios internacionais, e um deles, chamado GRB 111209A, é o GRB mais longo já observado, com uma duração de pelo menos 25.000 segundos, ou cerca de 7 horas.
"Observamos a mais longa explosão de raios gama da história moderna e acreditamos que esse evento seja causado pela morte de um supergigante azul", disse Bruce Gendre, pesquisador agora associado ao Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica que liderou este estudo enquanto o Centro de Dados Científicos da Agência Espacial Italiana em Frascati, Itália. "Ele causou a explosão estelar mais poderosa da história recente e provavelmente desde que o Big Bang ocorreu".
Os astrônomos disseram que esses três GRBs representam uma classe não reconhecida anteriormente dessas explosões estelares, que surgem da morte catastrófica de estrelas supergigantes centenas de vezes maiores que o nosso Sol. Os GRBs são as explosões mais luminosas e misteriosas do Universo. As explosões emitem ondas de raios gama - a forma mais poderosa de luz - e raios-X, e produzem reflexos posteriores que podem ser observados nas energias ópticas e de rádio.
Swift, o telescópio Fermi e outras naves espaciais detectam uma média de cerca de um GRB por dia. Quanto ao motivo pelo qual esse tipo de GRB não havia sido detectado antes, Levan explicou que esse novo tipo parece ser difícil de encontrar devido ao tempo que eles duram.
"Os telescópios de raios gama geralmente detectam um pico rápido e você procura uma explosão - em quantos raios gama vêm do céu", disse Levan à Space Magazine. “Mas esses novos GRBs gastam energia por um longo período de tempo, mais de 10.000 segundos, em vez dos habituais 100 segundos. Como está espalhado, é mais difícil identificá-lo, e somente desde o lançamento do Swift é que podemos criar imagens de GBSs no céu. Para detectar esse novo tipo, você precisa adicionar toda a luz por um longo período de tempo. ”
Levan é astrônomo da Universidade de Warwick em Coventry, Inglaterra.
Ele acrescentou que esses GRBs de longa duração provavelmente são mais comuns no passado do Universo.
Tradicionalmente, os astrônomos reconhecem dois tipos de GRBs: curto e longo, com base na duração do sinal de raios gama. Explosões curtas duram dois segundos ou menos e acredita-se que representem uma fusão de objetos compactos em um sistema binário, com os suspeitos mais prováveis sendo estrelas de nêutrons e buracos negros. GRBs longos podem durar de alguns segundos a vários minutos, com durações típicas variando entre 20 e 50 segundos. Pensa-se que esses eventos estejam associados ao colapso de uma estrela muitas vezes a massa do Sol e ao nascimento resultante de um novo buraco negro.
"É um processo muito aleatório e todo GRB parece muito diferente", disse Levan durante o briefing. “Todos eles têm várias durações e várias energias. Serão necessárias amostras muito maiores para ver se esse novo tipo tem mais complexidades do que as explosões regulares de raios gama. ”
Todos os GRBs dão origem a jatos poderosos que impulsionam a matéria quase à velocidade da luz em direções opostas. À medida que interagem com a matéria dentro e ao redor da estrela, os jatos produzem um pico de luz de alta energia.
Gendre e seus colegas fizeram um estudo detalhado do GRB 111209A, que entrou em erupção em 9 de dezembro de 2011, usando dados de raios gama do instrumento Konus na espaçonave Wind da NASA, observações de raios-X da Swift e do satélite XMM-Newton da Agência Espacial Europeia e dados ópticos do observatório robótico TAROT em La Silla, Chile. O intervalo de 7 horas é de longe o GRB de maior duração já registrado.
Outro evento, o GRB 101225A, explodiu em 25 de dezembro de 2010 e produziu emissões de alta energia por pelo menos duas horas. Posteriormente apelidado de "explosão de Natal", a distância do evento era desconhecida, o que levou duas equipes a chegar a interpretações físicas radicalmente diferentes. Um grupo concluiu que a explosão foi causada por um asteróide ou cometa caindo sobre uma estrela de nêutrons dentro de nossa própria galáxia. Outra equipe determinou que a explosão foi o resultado de um evento de fusão em um sistema binário exótico localizado a cerca de 3,5 bilhões de anos-luz de distância.
"Sabemos agora que a explosão do Natal ocorreu muito mais longe, mais da metade do universo observável e, consequentemente, era muito mais poderosa do que os pesquisadores imaginavam", disse Levan.
Usando o telescópio Gemini North, no Havaí, Levan e sua equipe obtiveram um espectro da fraca galáxia que sediou a explosão do Natal. Isso permitiu que os cientistas identificassem as linhas de emissão de oxigênio e hidrogênio e determinassem o quanto essas linhas foram deslocadas para energias mais baixas em comparação com a aparência em laboratório. Essa diferença, conhecida pelos astrônomos como desvio para o vermelho, coloca a explosão a cerca de 7 bilhões de anos-luz de distância.
A equipe de Levan também examinou 111209A e a explosão mais recente 121027A, que explodiu em 27 de outubro de 2012. Todos mostram raios-X semelhantes, emissão ultravioleta e óptica e todos surgiram das regiões centrais de galáxias compactas que formavam estrelas ativamente. Os astrônomos concluíram que todos os três GRBs constituem um novo tipo de GRB, que eles chamam de explosões "ultra longas".
“GRBs ultra longos surgem de estrelas muito grandes”, disse Levan, “talvez tão grandes quanto a órbita de Júpiter. Como o material que cai no buraco negro a partir da borda da estrela tem que cair ainda mais, leva mais tempo para chegar lá. Como leva mais tempo para chegar lá, ele alimenta o jato por mais tempo, dando-lhe tempo para sair da estrela. ”
Levan disse que as estrelas Wolf-Rayet se encaixam melhor na descrição. "Eles nascem com mais de 25 vezes a massa do Sol, mas queimam tão quente que afugentam sua camada profunda e externa de hidrogênio como um fluxo que chamamos de vento estelar", disse ele. Retirar a atmosfera da estrela deixa um objeto massivo o suficiente para formar um buraco negro, mas pequeno o suficiente para que os jatos de partículas perfurem até o fim em tempos típicos de GRBs longos
John Graham e Andrew Fruchter, ambos astrônomos do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore, forneceram detalhes de que essas supergigantes azuis contêm quantidades relativamente modestas de elementos mais pesados que o hélio, que os astrônomos chamam de metais. Isso se encaixa em uma aparente peça de quebra-cabeça, que esses GRBs ultra longos parecem ter uma forte preferência intrínseca por ambientes de baixa metalicidade que contêm apenas traços de outros elementos além de hidrogênio e hélio.
"GRBs de alta metalicidade e longa duração existem, mas são raros", disse Graham. “Eles ocorrem em cerca de 1/25 da taxa (por unidade de formação estelar) dos eventos de baixa metalicidade. Esta é uma boa notícia para nós aqui na Terra, pois a probabilidade desse tipo de GRB ocorrer em nossa própria galáxia é muito menor do que se pensava anteriormente. ”
Os astrônomos discutiram suas descobertas na terça-feira no Simpósio de raios gama Huntsville 2013 em Nashville, Tennessee, uma reunião patrocinada em parte pela Universidade do Alabama em Huntsville e nas missões Telescópio Espacial Swift e Fermi da NASA. As descobertas de Gendre aparecem na edição de 20 de março do The Astrophysical Journal.
Artigo: "O raio gama ultra-longo 111209A: O colapso de uma supergigante azul?" B. Genre et al.
Artigo: “A aversão ao metal dos LGRBs”. J. F. Graham e A. S. Fruchter.
Fontes: Teleconferência, NASA, Universidade de Warwick, CNRS
