Astrónomos descobrem GRB mais curto alimentado por uma supernova

Os astrónomos descobriram o GRB (gamma-ray burst, em português erupção de raios-gama) mais curto provocado pela implosão de uma estrela massiva. Usando o Observatório Gemini, um programa do NOIRLab da NSF (National Science Foundation), os astrónomos identificaram a causa deste surto de raios-gama de 0,6 segundos como uma explosão de supernova numa galáxia distante. Os GRBs provocados por supernovas têm geralmente mais do dobro da duração, o que sugere que alguns GRBs curtos podem na verdade ser impostores - GRBs disfarçados, produzidos por supernovas.

Esta ilustração mostra uma estrela em colapso que produz dois jatos GRB curtos. Logo antes de uma estrela colapsante explodir como supernova, observamos frequentemente uma erupção de raios-gama caso os jatos estiverem apontados para a Terra. A maioria dos GRBs produzidos por supernovas são "longos" (duram mais de dois segundos), mas um chamado GRB 200825A foi "curto" (durante apenas 0,6 segundos). Os astrónomos pensam que este, e possivelmente outros GRBs curtos produzidos por supernovas, parecem ter duração curta porque os jatos de raios-gama não são fortes o suficiente para escapar completamente à estrela. Isto produziria jatos que são mais curtos tanto em comprimento quanto em duração. Crédito: Observatório Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva; processamento da imagem - M. Zamani (NSF's NOIRLab)

Os GRBs estão entre os eventos mais brilhantes e energéticos do Universo, mas os cientistas ainda estão a tentar descobrir exatamente o que causa estes eventos passageiros. Os astrónomos dividem os GRBs em duas grandes categorias com base na sua duração. Os GRBs curtos ganham vida em menos de dois segundos e pensa-se que sejam provocados pela fusão de estrelas de neutrões binárias. Aqueles mais longos são classificados como GRBs longos e têm sido associados a explosões de supernova provocadas pela implosão de estrelas massivas. No entanto, a recente descoberta do GRB mais curto já produzido durante uma supernova mostra que os GRBs não encaixam perfeitamente nas caixas que os astrónomos criaram para eles.

"Esta descoberta representa a emissão de raios-gama mais curta provocada por uma supernova durante o colapso de uma estrela massiva," comentou Tomás Ahumada, que liderou esta investigação e é doutorando na Universidade de Maryland e astrónomo no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. "Durou apenas 0,6 segundos e ficou no limiar entre uma erupção de raios-gama bem-sucedida e uma falhada."

A equipa pensa que este e alguns outros GRBs associados a supernovas estão a parecer curtos porque os jatos de raios-gama que emergem dos polos da estrela em colapso não são fortes o suficiente para escapar completamente da estrela - quase falhando em produzir um GRB - e que outras estrelas colapsantes têm jatos tão fracos que nem produzem GRBs.

Esta descoberta também pode ajudar a explicar um mistério astronómico. Os GRBs longos estão associados a um tipo específico de supernova (de nome Tipo Ic-BL). No entanto, os astrónomos observam muitas mais destas supernovas do que GRBs longos. Esta descoberta do GRB mais curto associado a uma supernova sugere que alguns destes GRBs despoletados por uma supernova estão a mascarar-se como GRBs curtos que se pensa serem criados pelas fusões de estrelas de neutrões e, portanto, não estão sendo contados como do tipo supernova.

"A nossa descoberta sugere que, uma vez que observamos muitas mais destas supernovas do que GRBs longos, a maioria das estrelas em colapso não consegue produzir um jato GRB que rompe o invólucro externo da estrela em colapso," explicou Ahumada. "Achamos que este evento foi efetivamente um quase falhado, que esteve perto de não acontecer."

A equipa foi capaz de determinar que este GRB - identificado como GRB 200826A - teve origem numa explosão de supernova graças às capacidades do instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) do Gemini North no Hawaii. Os investigadores usaram o Gemini North para obter imagens da galáxia hospedeira do GRB 28, 45 e 80 dias após a primeira deteção do GRB no dia 26 de agosto de 2020 por uma rede de observatórios que incluía o Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA. As observações do Gemini permitiram à equipa detetar o aumento revelador de energia que assinala uma explosão, apesar da localização da explosão numa galáxia a 6,6 mil milhões de anos-luz de distância.

"Este foi um esforço complicado, pois precisávamos de separar a luz de uma galáxia já de si fraca da luz de uma supernova," disse Ahumada. "O Gemini é o único telescópio terrestre que consegue fazer observações de acompanhamento como esta com um cronograma flexível o suficiente para nos permitir 'espremer' as nossas observações."

Este resultado mostra que classificar GRBs com base apenas na sua duração pode não ser a melhor abordagem, e que são necessárias observações adicionais para determinar a causa de um GRB.

"Estávamos originalmente à procura de estrelas de neutrões em fusão, que supostamente produziam erupções curtas de raios-gama," acrescentou Ahumada. "No entanto, assim que descobrimos GRB 200826A percebemos que esta explosão era mais provável de ser provocada por uma supernova de uma estrela em colapso, o que foi uma surpresa!"

"Os observatórios Gemini continuam a lançar luz sobre a natureza destas incríveis explosões que ocorrem por todo o Universo distante," disse Martin Still, oficial do programa Gemini da NSF. "A instrumentação dedicada, a ser implementada na próxima década, manterá a liderança do Gemini no acompanhamento destes eventos cósmicos inspiradores."

Fonte: Astronomia OnLine