Desenterrando pistas para a evolução do universo – medindo a energia oculta das explosões de raios gama

Explosões de raios gama são as explosões mais brilhantes do universo, emitindo raios gama intensos por breves períodos de tempo. Essas explosões são categorizadas como curtas ou longas, com longas explosões de raios gama sendo produzidas pela morte de estrelas massivas. Daí porque eles fornecem pistas ocultas sobre a evolução do universo.

Impressão artística da explosão de raios gama GRB191221B. Crédito: Urata et al./Yu-Sin Huang/MITOS Science CO., LTD

Explosões de raios gama liberam não apenas raios gama, mas também ondas de rádio, luz óptica e raios X. Quando a eficiência da conversão de energia de explosão em energia emitida é alta, a energia total da explosão pode ser determinada somando todos os energia emitida.No entanto, quando a eficiência de conversão é baixa ou incerta, medir apenas a energia emitida não é suficiente para calcular a energia total da explosão. 

Agora, uma equipe de astrofísicos conseguiu medir a energia oculta de uma explosão de raios gama utilizando a polarização da luz. A equipe foi liderada pelo Dr. Yuji Urata da National Central University em Taiwan e MITOS Science CO., LTD, e pelo professor Kenji Toma do Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS) da Tohoku University. 

Detalhes de suas descobertas foram publicados recentemente na revista Nature Astronomy. 

Quando uma onda eletromagnética é polarizada, significa que a oscilação dessa onda flui em uma direção. Embora a luz emitida pelas estrelas não seja polarizada, o reflexo dessa luz é. Muitos itens do dia a dia, como óculos de sol e protetores de luz, utilizam a polarização para bloquear o brilho das luzes viajando em uma direção uniforme. 

Medir o grau de polarização é chamado de polarimetria. Em observações astrofísicas, medir a polarimetria de um objeto celeste não é tão fácil quanto medir seu brilho, mas oferece informações valiosas sobre as condições físicas dos objetos. 

A equipe observou uma explosão de raios gama que ocorreu em 21 de dezembro de 2019 (GRB191221B). a polarimetria das emissões de desvanecimento rápido de GRB191221B. Eles então mediram com sucesso as polarizações óptica e de rádio simultaneamente, descobrindo que o grau de polarização de rádio era significativamente menor do que o óptico. 

“Essa diferença na polarização nos dois comprimentos de onda revela condições físicas detalhadas da região de emissão da explosão de raios gama”, disse Toma. “Em particular, nos permitiu medir a energia oculta anteriormente imensurável”. 

Ao contabilizar a energia oculta, a equipe revelou que a energia total era cerca de 3,5 vezes maior do que as estimativas anteriores. 

Com a energia da explosão representando a energia gravitacional da estrela progenitora, poder medir essa figura tem ramificações importantes para determinar as massas das estrelas. 

“Conhecer as medidas das verdadeiras massas da estrela progenitora ajudará a entender a história evolutiva do universo”, acrescentou Toma. “As primeiras estrelas do universo podem ser descobertas se pudermos detectar suas longas explosões de raios gama.”

Fonte: scitechdaily.com