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Uma equipe de cientistas usou vários telescópios espaciais e terrestres, incluindo o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, para observar uma explosão de raios gama excepcionalmente brilhante, GRB 230307A, e identificar a fusão de estrelas de nêutrons que gerou a explosão. que criou a explosão. Webb também ajudou os cientistas a detectar o elemento químico telúrio após a explosão.
Outros elementos próximos ao telúrio na tabela periódica — como o iodo, que é necessário para grande parte da vida na Terra — também provavelmente estarão presentes entre o material ejetado da quilonova. Uma quilonova é uma explosão produzida pela fusão de uma estrela de nêutrons com um buraco negro ou com outra estrela de nêutrons.
“ Pouco mais de 150 anos desde que Dmitri Mendeleev escreveu a tabela periódica dos elementos, estamos agora finalmente em condições de começar a preencher as últimas lacunas de compreensão de onde tudo foi feito, graças a Webb”, disse Andrew Levan, da Radboud University, no Holanda e a Universidade de Warwick, no Reino Unido, autora principal do estudo.
Embora as fusões de estrelas de nêutrons tenham sido teorizadas há muito tempo como sendo as “panelas de pressão” ideais para criar alguns dos elementos mais raros e substancialmente mais pesados que o ferro, os astrônomos já encontraram alguns obstáculos para obter evidências sólidas.
Kilonovas são extremamente raras, dificultando a observação desses eventos. Explosões curtas de raios gama (GRBs), tradicionalmente consideradas aquelas que duram menos de dois segundos, podem ser subprodutos desses episódios de fusão pouco frequentes. Em contraste, longas explosões de raios gama podem durar vários minutos e estão geralmente associadas à morte explosiva de uma estrela massiva.
O caso do GRB 230307A é particularmente notável. Detectado pela primeira vez pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA em março, é o segundo GRB mais brilhante observado em mais de 50 anos de observações, cerca de 1000 vezes mais brilhante do que uma explosão típica de raios gama que Fermi observa. Também durou 200 segundos, colocando-o firmemente na categoria de explosões de raios gama de longa duração, apesar da sua origem diferente.
“ Esta explosão está na categoria longa. Não é perto da fronteira. Mas parece vir de uma estrela de nêutrons em fusão ”, acrescentou Eric Burns, coautor do artigo e membro da equipe Fermi da Louisiana State University.
A colaboração de muitos telescópios no solo e no espaço permitiu aos cientistas reunir uma riqueza de informações sobre este evento assim que a explosão foi detectada. É um exemplo de como os satélites e os telescópios trabalham juntos para testemunhar as mudanças no Universo à medida que estas se desenrolam.
Após a detecção inicial, uma série intensiva de observações do solo e do espaço entrou em ação para localizar a fonte no céu e rastrear como seu brilho mudou. Estas observações em raios gama, raios X, ópticos, infravermelhos e rádio mostraram que a contraparte óptica/infravermelha era fraca, evoluiu rapidamente e tornou-se muito vermelha – as características de uma quilonova.
“ Este tipo de explosão é muito rápida, com o material da explosão também se expandindo rapidamente ”, disse Om Sharan Salafia, coautor do estudo no INAF – Observatório Astronômico de Brera, na Itália. “ À medida que toda a nuvem se expande, o material arrefece rapidamente e o pico da sua luz torna-se visível no infravermelho e torna-se mais vermelho em escalas de tempo de dias a semanas .”
Mais tarde, teria sido impossível estudar esta quilonova a partir do solo, mas estas eram as condições perfeitas para os instrumentos NIRCam ( Near-Infrared Camera ) e NIRSpec ( Near-Infrared Spectrograph ) de Webb observarem este ambiente tumultuado. O espectro tem linhas largas que mostram que o material é ejetado em altas velocidades, mas uma característica é clara: a luz emitida pelo telúrio, um elemento mais raro que a platina na Terra.
Neste caso, as estrelas de neutrões permaneceram como um sistema binário apesar de dois choques explosivos e foram expulsas da sua galáxia natal. O par viajou aproximadamente o equivalente ao diâmetro da Via Láctea antes de se fundir centenas de milhões de anos depois.
Os cientistas esperam encontrar ainda mais quilonovas no futuro, graças ao número crescente de oportunidades de ter telescópios espaciais e terrestres trabalhando de forma complementar para estudar as mudanças no Universo.
FONTES:
https://esawebb.org/news/weic2325/?lang
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06759-1
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