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Por quase duas décadas, os astrofísicos acreditaram que longas explosões de raios gama (GRBs) resultaram apenas do colapso de estrelas massivas. Agora, um novo estudo derruba essa crença há muito estabelecida e aceita.
Liderada pela Northwestern University, uma equipe de astrofísicos descobriu novas evidências de que pelo menos alguns GRBs longos também podem resultar de fusões de estrelas de nêutrons, que antes se acreditava resultar apenas de GRBs curtos.
Depois de detectar um GRB de 50 segundos em dezembro de 2021, a equipe começou a procurar o longo brilho posterior do GRB, uma explosão de luz incrivelmente luminosa e que desaparece rapidamente que geralmente precede uma supernova. Mas, em vez disso, eles descobriram evidências de uma kilonova, um evento raro que só ocorre após a fusão de uma estrela de nêutrons com outro objeto compacto (outra estrela de nêutrons ou um buraco negro).
A pesquisa, que inclui dados de dois Observatórios Maunakea no Havaí, o Observatório WM Keck e o Observatório Gemini , foi publicada na edição de hoje da revista Nature .
“Este evento parece diferente de tudo o que vimos antes de uma longa explosão de raios gama”, disse Jillian Rastinejad , Ph.D. Northwestern. estudante, que conduziu o estudo. “Seus raios gama se assemelham aos das explosões produzidas pelo colapso de estrelas massivas. Dado que todas as outras fusões confirmadas de estrelas de nêutrons que observamos foram acompanhadas por explosões com duração inferior a dois segundos, tínhamos todos os motivos para esperar que esse GRB de 50 segundos fosse criado pelo colapso de uma estrela massiva. Este evento representa uma emocionante mudança de paradigma para a astronomia de explosão de raios gama.”
“Quando seguimos essa longa explosão de raios gama, esperávamos que isso levasse a evidências de um colapso massivo de estrelas”, disse Wen-fai Fong , da Northwestern, autor sênior do estudo. “Em vez disso, o que encontramos foi muito diferente. Quando entrei no campo há 15 anos, estava gravado em pedra que longas explosões de raios gama vêm de colapsos massivos de estrelas. Essa descoberta inesperada não apenas representa uma grande mudança em nossa compreensão, mas também abre uma nova janela para descobertas”.
Fong é professor assistente de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e membro-chave do Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica (CIERA) . Rastinejad, um Ph.D. aluno do CIERA e membro do grupo de pesquisa de Fong, é o primeiro autor do artigo.
As explosões mais brilhantes e energéticas desde o Big Bang, os GRBs são divididos em duas classes. GRBs com durações inferiores a dois segundos são considerados GRBs curtos. Se um GRB durar mais de dois segundos, ele será considerado um GRB longo. Os pesquisadores acreditavam anteriormente que os GRBs em ambos os lados da linha divisória deveriam ter origens diferentes.
O Telescópio de Alerta de Explosão do Observatório Neil Gehrels Swift da NASA e o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi detectaram pela primeira vez a brilhante explosão de luz de raios gama, chamada GRB211211A. A equipe então imaginou o evento em comprimentos de onda do infravermelho próximo usando o Observatório Gemini no Havaí e o Observatório MMT no Arizona, que revelou um objeto incrivelmente fraco que desapareceu rapidamente. As supernovas não desaparecem tão rapidamente e são muito mais brilhantes, então a equipe percebeu que encontrou algo inesperado que antes se acreditava impossível – uma quilonova, que só pode vir de fusões de estrelas de nêutrons.
O evento não foi a única parte estranha do estudo. A galáxia hospedeira do GRB, chamada SDSS J140910.47+275320.8, também é bastante curiosa. Usando o DEEP Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) do Observatório Keck, a equipe conseguiu rastrear as origens do GRB até uma galáxia localizada a cerca de 1,1 bilhão de anos-luz de distância – tornando o GRB211211A um dos GRBs mais próximos descobertos até hoje.
Além disso, os dados do Observatório Keck revelaram que a galáxia hospedeira é jovem e formadora de estrelas, quase exatamente o oposto do único outro universo local conhecido como hospedeiro de um evento de fusão de estrelas de nêutrons: a galáxia hospedeira de GW170817, NGC4993.
FONTES:
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2228/
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05390-w
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