No dia 27 de Abril de 2013, uma explosão de luz de uma estrela moribunda numa galáxia distante tornou-se o foco dos astrônomos ao redor do mundo. A explosão, conhecida como uma explosão de raios Gamma e designada como GRB 130427A, está no topo da lista como uma das explosões mais brilhantes já observadas.
Um trio de satélites da NASA, trabalhando juntamente com telescópios robóticos baseados e, solo terrestre, capturaram detalhes nunca antes vistos que desafiam o atual entendimento teórico de como funcionam as explosões de raios Gamma.
“Nós esperamos ver um evento como esse somente uma ou duas vez num século, assim podemos nos considerar pessoas de sorte por isso ter acontecido quando nós temos uma coleção apropriada de telescópios sensíveis com capacidades complementares disponíveis para se observar tal fenômeno”, disse Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica da NASA em Washington.
Explosões de raios Gamma são as explosões mais luminosas do cosmos, apesar de acontecerem quando o núcleo de estrelas massivas exaure todo o combustível nuclear, colapsando sobre seu próprio peso, formando um buraco negro. O buraco negro então dirige jatos de partículas que perfuram todo o caminho através da estrela em colapso e entram em erupção no espaço a uma velocidade próxima da velocidade da luz.
Os raios Gamma são considerados a forma mais energética da luz. A matéria quente ao redor de um novo buraco negro e as ondas de choque internas produzidas pelas colisões dentro dos jatos emitem raios Gamma com energias na ordem de grandeza do milhão do elétron volt (MeV), ou algo em torno de 500000 vezes mais intenso que a energia da luz visível. As emissões mais energéticas de raios Gamma na ordem do bilhão de elétron volt (GeV), acredita-se, surjam, quando os jatos deslizam pelos arredores formando uma onda de choque externa.
O Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) a bordo do Telescópio Espacial de Raios-Gamma Fermi, da NASA, capturou a onda inicial de raios Gamma da GRB 130427A pouco depois das 3:47 a.m. EDT do dia 27 de Abril de 2013. Nos primeiros três segundos sozinha, a monstruosa explosão, se provou ser mais brilhante do quase todas as outras explosões previamente observadas.
“Os resultados espetaculares do Fermi GBM mostrou que nossa visão vastamente aceita dos raios Gamma MeV causados por ondas de choque internas é muito inadequada”, disse Rob Preece, um membro da equipe do Fermi na Universidade do Alabama em Huntsville que liderou o estudo com o GBM.
A missão Swift Gamma-ray Burst Mission da NASA detectou a explosão, quase que simultaneamente com o GBM e rapidamente enviou sua posição para observatórios baseados no solo terrestre.
Telescópios operados pelo Los Alamos National Laboratory no Novo México, como parte do Rápida Telescopes for Optical Response, ou RAPTOR, rapidamente se voltaram para o ponto. Eles detectaram um raio óptico que atingiu o pico de magnitude 7 na escala de brilho astronômico, algo facilmente observado com binóculos. Esse é considerado o segundo raio mais brilhante já observado de uma explosão de raios-Gamma.
Enquanto o raio óptico atingiu seu pico, o Large Area Telescope (LAT) do Fermi, detectou um pulso em GeV de raios-Gamma atingindo 95 GeV, a lulz mais energética já vista de uma explosão. Essa relação entre uma luz óptica de explosão e seus raios-Gamma de alta energia desafia as expectativas.
“Nós pensávamos que a luz visível desses raios vinham de choques internos, mas essa explosão mostra que ela deve vir de choques externos, que produzem os raios-Gamma de maior energia”, disse Sylvia Zhu, um membro da equipe do Fermi na Universidade de Maryland em College Park.
O LAT detectou a GRB 130427A por aproximadamente 20 horas, ou seja, por muito mais tempo do que qualquer explosão anterior. Para uma explosão de raios-Gamma, ela foi relativamente próxima. Sua luz viajou 3.8 bilhões de anos antes de atingir a Terra, algo em torno de um terço do tempo de viagem para a luz vindas dessas explosões tipicamente.
“Observações detalhadas feitas pelo Swift e por telescópios baseados na superfície da Terra, mostram claramente que a GRB 130427A, possui propriedades similares às distantes explosões típicas, mais do que com as explosões mais próximas”, disse Gianpiero Tagliaferri, um membro da equipe do Swift no Observatório de Brera em Merate, na Itália.
Esse evento extraordinário permitiu que o mais novo observatório de raios-X da NASA, o Nuclear Spectroscopic Telescope Array, ou NuSTAR, fizesse pela primeira vez uma detecção da consequência de uma explosão em altas energias, ou, raios-X, depois de mais de um dia. Obtidos conjuntamente com os dados LAT do Fermi, essas observações desafiam as previsões de muitos anos.
A GRB 130427A é o tema de cinco artigos publicados online no dia 21 de Novembro de 2013, quatro deles publicados pelo Science Express, com contribuições do Fermi, Swift e RAPTOR. O estudo do NuSTAR foi publicado no The Astrophysical Journal Letters.
O Fermi Gamma-ray Space Telescope da NASA é uma parceria internacional de multiagências de astrofísica e físicas de partículas, gerenciada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md., e suportada pelo U.S. Department of Energy’s Office of Science. O Goddard também gerencia a missão Swift da NASA, que é operado em colaboração com a Pennsylvania State University em University Park, Pa., e parceiros internacionais. A missão NusTAR da NASA é liderada pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, ambos em Pasadena, na Califórnia, com contribuições de parceiros internacionais.
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