Telescópios Geminy ajudam a descobrir as origens das explosões de raios gama

Impressão artística da fusão de duas estrelas de nêutrons

Uma série de misteriosas explosões de raios gama aparecem como flashes solitários de intensa energia longe de qualquer lar galáctico óbvio, levantando questões sobre suas verdadeiras origens e distâncias. Usando dados de alguns dos telescópios mais poderosos da Terra e do espaço, incluindo os telescópios gêmeos Gemini, os astrônomos podem ter finalmente encontrado suas verdadeiras origens – uma população de galáxias distantes, cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância.

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu que certas explosões curtas de raios gama (GRBs) não se originaram como náufragos na vastidão do espaço intergaláctico, como apareceram inicialmente. Um estudo multi-observatório mais profundo descobriu que esses GRBs aparentemente isolados realmente ocorreram em galáxias notavelmente distantes – e, portanto, fracas – até 10 bilhões de anos-luz de distância.

Esta descoberta sugere que GRBs curtos, que se formam durante as colisões de estrelas de nêutrons, podem ter sido mais comuns no passado do que o esperado. Como as fusões de estrelas de nêutrons forjam elementos pesados, incluindo ouro e platina, o Universo pode ter sido semeado com metais preciosos antes do esperado.

Essa investigação cósmica exigiu o poder combinado de alguns dos telescópios mais poderosos da Terra e do espaço, incluindo o telescópio Gemini North no Havaí e o telescópio Gemini South no Chile. Os dois telescópios Gemini compõem o Observatório Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF. Outros observatórios envolvidos nesta pesquisa incluem o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, o Telescópio Lowell Discovery no Arizona, o Gran Telescopio Canarias em La Palma nas Ilhas Canárias, o Very Large Telescope do ESO em Cerro Paranal no Chile e o Observatório Keck no Havaí ‘eu.

“Muitos GRBs curtos são encontrados em galáxias brilhantes relativamente próximas de nós, mas alguns deles parecem não ter um lar galáctico correspondente”, disse Brendan O’Connor, primeiro autor do artigo que apresenta os resultados e astrônomo da Universidade de Maryland. e a Universidade George Washington. “Ao identificar onde os GRBs curtos se originam, fomos capazes de vasculhar uma grande quantidade de dados de observatórios como os telescópios gêmeos Gemini para encontrar o brilho fraco de galáxias que estavam simplesmente muito distantes para serem reconhecidas antes.”

Os pesquisadores começaram sua busca revisando dados de 120 GRBs capturados por dois instrumentos a bordo do Observatório Neil Gehrels Swift da NASA: o Telescópio de Alerta de Explosão de Swift, que sinalizou que uma explosão havia sido detectada; e o Telescópio de Raios-X de Swift, que identificou a localização geral do brilho residual de raios-X do GRB. Estudos adicionais de pós-brilho feitos no Observatório Lowell identificaram com mais precisão a localização dos GRBs.

Os estudos de pós-brilho descobriram que 43 dos GRBs curtos não estavam associados a nenhuma galáxia conhecida e apareceram no espaço comparativamente vazio entre as galáxias. “Esses GRBs sem host apresentaram um mistério intrigante e os astrônomos propuseram duas explicações para sua existência aparentemente isolada”, disse O’Connor.

Uma hipótese era que as estrelas de nêutrons progenitoras se formaram como um par binário dentro de uma galáxia distante, se juntaram no espaço intergaláctico e, eventualmente, se fundiram bilhões de anos depois. A outra hipótese era que as estrelas de nêutrons se fundiram a muitos bilhões de anos-luz de distância em suas galáxias, que agora parecem extremamente fracas como resultado de sua grande distância da Terra.

“Sentimos que este segundo cenário era o mais plausível para explicar uma grande fração de eventos sem host”, disse O’Connor. “Usamos então os telescópios mais poderosos da Terra para coletar imagens profundas dos locais de GRB e descobrimos galáxias invisíveis de 8 a 10 bilhões de anos-luz de distância da Terra.”

Para fazer essas detecções, os astrônomos utilizaram uma variedade de instrumentos ópticos e infravermelhos montados nos telescópios gêmeos Gemini de 8,1 metros. O Observatório Gemini oferece a capacidade de observações de ambos os hemisférios, o que é extremamente importante para o acompanhamento do GRB, graças à sua capacidade de pesquisar todo o céu. Os dados do Gemini foram usados para localizar 17 dos 31 GRBs analisados em sua amostra.

Este resultado pode ajudar os astrônomos a entender melhor a evolução química do Universo. A fusão de estrelas de nêutrons desencadeia uma série de reações nucleares em cascata que são necessárias para produzir metais pesados, como ouro, platina e tório. Recuar a escala de tempo cósmica nas fusões de estrelas de nêutrons significa que o jovem Universo era muito mais rico em elementos pesados do que se pensava anteriormente.

“Isso empurra a escala de tempo de volta quando o Universo recebeu o ‘toque de Midas’ e foi semeado com os elementos mais pesados da tabela periódica”, disse O’Connor.

“Esta pesquisa para galáxias hospedeiras GRB forneceu uma resposta convincente para o mistério de longa data da natureza dos ambientes de estrelas de nêutrons”, disse Martin Still, Oficial do Programa Gemini da National Science Foundation. “Entre os maiores telescópios de acesso aberto do mundo, os Observatórios Gemini fornecem laboratórios poderosos e flexíveis para uma ampla gama de experimentos e colaboração internacional.” 

Fonte: spaceref.com