{"id":6912,"date":"2024-04-16T06:43:19","date_gmt":"2024-04-16T05:43:19","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6912"},"modified":"2024-04-16T06:43:19","modified_gmt":"2024-04-16T05:43:19","slug":"a-explosao-de-raios-gama-mais-brilhante-de-sempre-resultou-do-colapso-de-uma-estrela-massiva","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/04\/16\/a-explosao-de-raios-gama-mais-brilhante-de-sempre-resultou-do-colapso-de-uma-estrela-massiva\/","title":{"rendered":"A explos\u00e3o de raios gama mais brilhante de sempre resultou do colapso de uma estrela massiva"},"content":{"rendered":"
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\"\"<\/a>
Visualiza\u00e7\u00e3o art\u00edstica do GRB 221009A mostrando os estreitos jatos relativistas (emergindo de um buraco negro central) que deram origem \u00e0 explos\u00e3o de raios gama e os remanescentes em expans\u00e3o da estrela original ejetados pela explos\u00e3o de supernova.\nCr\u00e9dito: Aaron M. Geller\/Northwestern\/CIERA\/Servi\u00e7os inform\u00e1ticos de investiga\u00e7\u00e3o e de dados<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Em outubro de 2022, uma equipa internacional de investigadores observou a mais brilhante explos\u00e3o de raios gama (GRB, sigla inglesa para “gamma-ray burst”) alguma vez registada, GRB 221009A. Agora, uma equipa liderada pela Universidade Northwestern confirmou que o fen\u00f3meno respons\u00e1vel pela explos\u00e3o hist\u00f3rica – apelidada de BOAT (“brightest of all time”, a mais brilhante de todos os tempos) – \u00e9 o colapso e subsequente explos\u00e3o de uma estrela massiva. A equipa descobriu a explos\u00e3o, ou supernova, utilizando o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA.<\/p>\n\n\n\n

Embora esta descoberta resolva um mist\u00e9rio, outro mist\u00e9rio aprofunda-se. Os investigadores especularam que a supernova rec\u00e9m-descoberta poderia conter ind\u00edcios de elementos pesados, como a platina e o ouro. No entanto, a extensa pesquisa n\u00e3o encontrou a assinatura que acompanha esses elementos. A origem dos elementos pesados no Universo continua a ser uma das maiores quest\u00f5es em aberto da astronomia.<\/p>\n\n\n\n

A investiga\u00e7\u00e3o foi publicada no passado dia 12 de abril na revista Nature Astronomy.<\/p>\n\n\n\n

“Quando confirm\u00e1mos que o GRB foi gerado pelo colapso de uma estrela massiva, isso deu-nos a oportunidade de testar uma hip\u00f3tese sobre a forma\u00e7\u00e3o de alguns dos elementos mais pesados do Universo”, disse Peter Blanchard, da Northwestern, que liderou o estudo. “N\u00e3o encontr\u00e1mos assinaturas destes elementos pesados, o que sugere que GRBs extremamente energ\u00e9ticos como BOAT n\u00e3o produzem estes elementos. Isto n\u00e3o significa que todos os GRBs n\u00e3o os produzam, mas \u00e9 uma informa\u00e7\u00e3o fundamental para continuarmos a perceber de onde v\u00eam estes elementos pesados. Futuras observa\u00e7\u00f5es com o JWST ir\u00e3o determinar se os primos ‘normais’ da BOAT produzem estes elementos”.<\/p>\n\n\n\n

“Este acontecimento \u00e9 particularmente excitante porque alguns tinham colocado a hip\u00f3tese de que uma explos\u00e3o luminosa de raios gama como a BOAT poderia produzir muitos elementos pesados como o ouro e a platina,” disse a segunda autora Ashley Villar da Universidade de Harvard e do Centro de Astrof\u00edsica | Harvard & Smithsonian. “Se estivessem corretos, a BOAT deveria ter sido uma mina de ouro. \u00c9 realmente surpreendente que n\u00e3o tenhamos visto qualquer evid\u00eancia destes elementos pesados”.<\/p>\n\n\n\n

Nascimento da BOAT<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quando a sua luz se abateu sobre a Terra, a 9 de outubro de 2022, a BOAT era t\u00e3o brilhante que saturou a maioria dos detetores de raios gama do mundo. A poderosa explos\u00e3o ocorreu a cerca de 2 mil milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia da Terra, na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o de Sagitta (Flecha ou Seta), e durou algumas centenas de segundos. Enquanto os astr\u00f3nomos se esfor\u00e7avam por observar a origem deste fen\u00f3meno incrivelmente brilhante, foram imediatamente atingidos por uma sensa\u00e7\u00e3o de espanto.<\/p>\n\n\n\n

“Desde que temos sido capazes de detetar GRBs, n\u00e3o h\u00e1 d\u00favida de que este \u00e9 o mais brilhante que j\u00e1 testemunh\u00e1mos por um fator de 10 ou mais”, disse na altura Wen-fai Fong, professora associada de f\u00edsica e astronomia da Northwestern e membro do CIERA.<\/p>\n\n\n\n

“O evento produziu alguns dos fot\u00f5es mais energ\u00e9ticos alguma vez registados por sat\u00e9lites concebidos para detetar raios gama”, disse Blanchard. “Este foi um evento que a Terra v\u00ea apenas uma vez a cada 10.000 anos. Temos a sorte de viver numa \u00e9poca em que dispomos da tecnologia para detetar estas explos\u00f5es que ocorrem em todo o Universo. \u00c9 muito emocionante observar um fen\u00f3meno astron\u00f3mico t\u00e3o raro como a BOAT e de trabalhar para compreender a f\u00edsica por detr\u00e1s deste acontecimento excecional”.<\/p>\n\n\n\n

Uma supernova “normal”<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Em vez de observar o evento imediatamente, Blanchard, Villar e a sua equipa queriam ver o GRB durante as suas fases posteriores. Cerca de seis meses depois de o GRB ter sido inicialmente detetado, Blanchard e Villar usaram o JWST para examinar o rescaldo.<\/p>\n\n\n\n

“O GRB era t\u00e3o brilhante que obscureceu qualquer potencial assinatura da supernova nas primeiras semanas e meses ap\u00f3s a explos\u00e3o”, disse Blanchard. Nessas alturas, o chamado brilho remanescente do GRB era como os far\u00f3is de um carro a vir na nossa dire\u00e7\u00e3o, impedindo-nos de ver o pr\u00f3prio carro. Por isso, tivemos de esperar que desvanecesse significativamente para termos uma hip\u00f3tese de ver a supernova”.<\/p>\n\n\n\n

“Tivemos sorte que o JWST tinha recentemente sido lan\u00e7ado e conseguiu efetuar estas observa\u00e7\u00f5es”, disse Villar. “A Via L\u00e1ctea estava em frente da BOAT e a sua poeira bloqueou toda a luz azul que normalmente ver\u00edamos. O JWST consegue atravessar esta poeira e dar-nos uma vis\u00e3o realmente incr\u00edvel no infravermelho.”<\/p>\n\n\n\n

A equipa utilizou o NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) do JWST para descobrir a assinatura caracter\u00edstica de elementos como o c\u00e1lcio e o oxig\u00e9nio, tipicamente encontrados numa supernova. Surpreendentemente, n\u00e3o era excecionalmente brilhante – como o GRB incrivelmente brilhante que a acompanhava.<\/p>\n\n\n\n

“N\u00e3o \u00e9 mais brilhante do que as supernovas anteriores”, disse Blanchard. “Parece bastante normal no contexto de outras supernovas associadas a GRBs menos energ\u00e9ticos. Poder-se-ia esperar que a mesma estrela em colapso que produz um GRB muito energ\u00e9tico e brilhante produzisse tamb\u00e9m uma supernova muito energ\u00e9tica e brilhante. Mas parece que n\u00e3o \u00e9 esse o caso. Temos este GRB extremamente luminoso, mas uma supernova normal”.<\/p>\n\n\n\n

Em falta: elementos pesados<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Depois de confirmarem – pela primeira vez – a presen\u00e7a da supernova, Blanchard e os seus colaboradores procuraram evid\u00eancias da presen\u00e7a de elementos pesados no seu interior. Atualmente, os astrof\u00edsicos t\u00eam uma imagem incompleta de todos os mecanismos no Universo que podem produzir elementos mais pesados do que o ferro.<\/p>\n\n\n\n

O principal mecanismo de produ\u00e7\u00e3o de elementos pesados, o processo de captura r\u00e1pida de neutr\u00f5es, requer uma elevada concentra\u00e7\u00e3o de neutr\u00f5es. At\u00e9 agora, os astrof\u00edsicos s\u00f3 confirmaram a produ\u00e7\u00e3o de elementos pesados atrav\u00e9s deste processo na fus\u00e3o de duas estrelas de neutr\u00f5es, uma colis\u00e3o detetada pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) em 2017. Mas os cientistas dizem que deve haver outras formas de produzir estes materiais esquivos. H\u00e1 simplesmente demasiados elementos pesados no Universo e muito poucas fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

“\u00c9 prov\u00e1vel que exista outra fonte”, disse Blanchard. “\u00c9 necess\u00e1rio muito tempo para que as estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias se fundam. Duas estrelas num sistema bin\u00e1rio t\u00eam primeiro de explodir para deixar para tr\u00e1s estrelas de neutr\u00f5es. Depois, pode levar milhares de milh\u00f5es de anos para que as duas estrelas de neutr\u00f5es se aproximem lentamente e finalmente se fundam. Mas observa\u00e7\u00f5es de estrelas muito antigas indicam que partes do Universo foram enriquecidas com metais pesados antes de a maioria das estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias terem tido tempo de se fundir. Isto aponta-nos para um canal alternativo”.<\/p>\n\n\n\n

Os astrof\u00edsicos levantaram a hip\u00f3tese dos elementos pesados poderem tamb\u00e9m ser produzidos pelo colapso de uma estrela massiva de rota\u00e7\u00e3o r\u00e1pida – o tipo exato de estrela que gerou a BOAT Usando o espetro infravermelho obtido pelo JWST, Blanchard estudou as camadas interiores da supernova, onde os elementos pesados se deveriam formar.<\/p>\n\n\n\n

“O material explodido da estrela \u00e9 opaco nos primeiros tempos, por isso s\u00f3 se podem ver as camadas exteriores”, disse Blanchard. “Mas quando se expande e arrefece, torna-se transparente. Ent\u00e3o podemos ver os fot\u00f5es que v\u00eam da camada interior da supernova.”<\/p>\n\n\n\n

“Al\u00e9m disso, diferentes elementos absorvem e emitem fot\u00f5es em diferentes comprimentos de onda, dependendo da sua estrutura at\u00f3mica, dando a cada elemento uma assinatura espetral \u00fanica”, explicou Blanchard. “Por isso, a observa\u00e7\u00e3o do espetro de um objeto pode dizer-nos que elementos est\u00e3o presentes. Ao examinarmos o espetro da BOAT, n\u00e3o observ\u00e1mos qualquer assinatura de elementos pesados, o que sugere que eventos extremos como GRB 221009A n\u00e3o s\u00e3o fontes prim\u00e1rias. Esta informa\u00e7\u00e3o \u00e9 crucial para continuarmos a tentar determinar onde se formam os elementos mais pesados”.<\/p>\n\n\n\n

Porqu\u00ea t\u00e3o brilhante?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Para separar a luz da supernova da luz brilhante que a precedeu, os investigadores emparelharam os dados do JWST com observa\u00e7\u00f5es do ALMA (Atacama Large Millimeter\/Submillimeter Array) no Chile.<\/p>\n\n\n\n

“Mesmo v\u00e1rios meses ap\u00f3s a descoberta da explos\u00e3o, o brilho remanescente era suficientemente elevado para contribuir com muita luz nos espectros do JWST”, disse Tanmoy Laskar, professor assistente de f\u00edsica e astronomia na Universidade de Utah e coautor do estudo. “A combina\u00e7\u00e3o dos dados dos dois telesc\u00f3pios ajudou-nos a medir exatamente o brilho remanescente na altura das observa\u00e7\u00f5es do JWST e permitiu-nos extrair cuidadosamente o espetro da supernova”.<\/p>\n\n\n\n

Embora os astrof\u00edsicos ainda n\u00e3o tenham descoberto como \u00e9 que uma supernova “normal” e um GRB recorde foram produzidos pela mesma estrela em colapso, Laskar disse que pode estar relacionado com a forma e a estrutura dos jatos relativistas. Quando estrelas massivas e de rota\u00e7\u00e3o r\u00e1pida colapsam em buracos negros, produzem jatos de material que s\u00e3o lan\u00e7ados a velocidades pr\u00f3ximas da velocidade da luz. Se estes jatos forem estreitos, produzem um feixe de luz mais focado – e mais brilhante.<\/p>\n\n\n\n

“\u00c9 como focar o feixe de uma lanterna numa coluna estreita, em vez de um feixe largo que ilumina uma parede inteira”, disse Laskar. “De facto, este foi um dos jatos mais estreitos observados at\u00e9 agora numa explos\u00e3o de raios gama, o que nos d\u00e1 uma pista sobre a raz\u00e3o pela qual o brilho remanescente foi t\u00e3o intenso. Poder\u00e1 haver tamb\u00e9m outros factores respons\u00e1veis, uma quest\u00e3o que os investigadores ir\u00e3o estudar nos pr\u00f3ximos anos”.<\/p>\n\n\n\n

Outras pistas podem tamb\u00e9m vir de futuros estudos da gal\u00e1xia em que ocorreu a BOAT “Para al\u00e9m de um espetro da pr\u00f3pria BOAT, obtivemos tamb\u00e9m um espetro da sua gal\u00e1xia ‘hospedeira'”, disse Blanchard. “O espetro mostra sinais de forma\u00e7\u00e3o estelar, sugerindo que o ambiente de nascimento da estrela original pode ser diferente dos eventos anteriores.”<\/p>\n\n\n\n

Yijia Li, membro da equipa e estudante na Universidade do Estado da Pensilv\u00e2nia, modelou o espetro da gal\u00e1xia, descobrindo que a gal\u00e1xia hospedeira da BOAT tem a mais baixa metalicidade, uma medida da abund\u00e2ncia de elementos mais pesados do que o hidrog\u00e9nio e o h\u00e9lio, de todas as gal\u00e1xias hospedeiras de GRB anteriores.<\/p>\n\n\n\n

“Este \u00e9 outro aspeto \u00fanico da BOAT que pode ajudar a explicar as suas propriedades”, disse Li. “A energia libertada na BOAT foi completamente fora de s\u00e9rie, um dos eventos mais energ\u00e9ticos que os humanos alguma vez viram. O facto de tamb\u00e9m parecer ter nascido de g\u00e1s quase primordial pode ser uma pista importante para compreender as suas propriedades superlativas.”<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Universidade Northwestern (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade do Estado da Pensilv\u00e2nia (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (Nature Astronomy)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
Science<\/a>
EurekAlert!<\/a>
SPACE.com<\/a>
Universe Today<\/a>
Space Daily<\/a>
PHYSORG<\/a>
ScienceAlert<\/a>
Ars Technica<\/a>
Newsweek<\/a><\/p>\n\n\n\n

GRB 221009A:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

GRB:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Supernova:<\/strong>
Wikipedia<\/a> <\/p>\n\n\n\n

JWST (Telesc\u00f3pio Espacial James Webb):<\/strong>
NASA<\/a>
STScI<\/a>
STScI (website para o p\u00fablico)<\/a>
ESA<\/a>
ESA\/Webb<\/a>
Wikipedia<\/a>
Facebook<\/a>
X\/Twitter<\/a>
Instagram<\/a>
Blog do JWST (NASA)<\/a>
Programas DD-ERS do Webb (STScI)<\/a>
Ciclo 2 GO do Webb (STScI)<\/a>
NIRISS (NASA)<\/a>
NIRCam (NASA)<\/a>
MIRI (NASA)<\/a>
NIRSpec (NASA)<\/a><\/p>\n\n\n\n

ALMA (Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array):<\/strong>
P\u00e1gina principal<\/a>
ALMA (NRAO)<\/a>
ALMA (ESO)<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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