Explosão de raios-gama de uma hipernova rara é confirmada por dois estudos

Explosão de raios-gama de uma hipernova rara é confirmada por dois estudos

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 26 de Julho de 2021 às 18h40
Greg Stewart/SLAC National Accelerator Lab

Duas equipes de pesquisadores estudaram de modo independente um mesmo evento cósmico, denominado GRB 200826A, e chegaram à mesma conclusão: trata-se de uma rajada longa de raios-gama associada ao colapso de uma estrela. Em palavras mais simples, é provável que seja uma hipernova. Mas isso não é o mais interessante nesse evento, e sim nas implicações dessa descoberta.

Hipernovas são conhecidas como eventos que liberam 100 vezes mais energia que uma supernova comum. Astrônomos consideram que elas talvez sejam o tipo de explosão mais poderoso desde o Big Bang, e o resultado disso são um buraco negro, além da emissão de raios-gama, que o comprimento de onda mais energético do universo, capaz de atingir milhões de vezes a energia da luz visível.

Em agosto de 2020, o GRB 200826A foi classificado como uma rajada curta de raios-gama (SGRB, da sigla em inglês), um tipo de evento geralmente associado a fusões de objetos binários compactos, como duas estrelas de nêutrons. Entretanto, uma equipe liderada pelo astrônomo Tomás Ahumada, da Universidade de Maryland, encontrou nos dados observacionais outro brilho que desapareceu rapidamente, chamado ZTF20abwysqy.

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O brilho fugaz descoberto por Ahumada e seus colegas mudou completamente a compreensão deles sobre o evento. É que olhando com mais cuidado, eles puderam determinar que o ZTF20abwysqy é a pós-luminescência do evento de raios-gama. Esse pós-brilho é algo que pode aparecer mesmo muito depois que a rajada diminui de intensidade. Embora não exista uma definição formal, esse brilho secundário é de baixa energia e variação suave.

Além disso, os cientistas perceberam que o perfil de emissão do ZTF20abwysqy não é consistente com uma fusão binária, mas com uma supernova. Por isso, é muito mais provável que o evento GRB 200826A tenha sido uma estrela massiva em colapso, e não uma fusão entre estrelas de nêutrons. Há ainda outras peculiaridades sobre este evento, de acordo com a equipe de Ahumada. "O GRB 200826A é a menor rajada de raios gama longa e suave encontrada com um colapsar associado”, disse ele.

Conceito artístico de uma supernova (Imagem: Reprodução/Greg Stewart/SLAC National Accelerator Lab)

Para os pesquisadores, essa rajada longa (agora classificada como LGRB, da sigla em inglês) parece estar “no limite entre um colapsar bem-sucedido e um colapsar que falhou”. Isso levou a equipe a caminhos interessantes, como a hipótese de que a maioria das colapsares não produz jatos relativísticos. As hipernovas são as supernovas mais energéticas que os astrônomos conhecem, e ocorrem durante o colapso do núcleo de uma estrela com mais de 30 massas solares. Com essa massa, a estrela forma um buraco negro, e buracos negros costumam ejetar jatos relativísticos quando se alimentam de matéria.

Outra equipe, liderada pelo astrofísico Binbin Zhang, da Universidade de Nanjing, na China, chegou independentemente à mesma conclusão sobre o GRB 200826A. "Caracterizada por um pulso agudo, esta explosão mostra duração de 1 segundo e nenhuma evidência de um evento de longa duração subjacente. Suas outras propriedades observacionais, como seus comportamentos espectrais, energia total e deslocamento da galáxia hospedeira são, no entanto, inconsistentes com as de outros GRBs curtos”, escreveram eles.

De acordo com o segundo grupo, as propriedades do evento se assemelham às de rajadas longas — exatamente a mesma conclusão da equipe de Ahumada (vale ressaltar que os termos “curta” e “longa” empregados aqui não dizem respeito ao tempo de duração em si). Embora essa descoberta ajude os astrônomos a classificar corretamente este evento, as implicações vão além, e podem mudar muito do que se sabe sobre rajadas de raios-gama.

Acontece que, como mencionado no início, o GRB 200826A foi classificado erroneamente como um evento associado a colisões de objetos como estrelas de nêutrons. Isso significa que muitos eventos semelhantes considerados como rajadas curtas de raios gama poderiam ser, na verdade, rajadas longas. Ou seja, os astrônomos podem ter encontrado hipernovas sem jatos relativísticos, pensando que se tratava de colisões de objetos binários.

Rajadas de raios gama acontecem, teoricamente, junto a jatos relativísticos, por causa do buraco negro recém-formado que se alimenta de gás e poeira circunvizinhos. De acordo com Ahumada e seus colegas, entretanto, a curta duração do evento GRB 200826A indica que esses jatos não se formaram, e se outros eventos semelhantes forem encontrados, isso pode ser até mesmo comum para hipernovas.

Essa percepção é importante, porque o colapso de estrelas altamente massivas são considerados uma das principais fontes de elementos pesados da tabela periódica. Por isso, encontrar outras hipernovas significa detectar possíveis fontes desses elementos. Os artigos da equipe de Ahumada e de Zhang foram publicados na Nature Astronomy.

Fonte: ScienceAlert 

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