A explosão mais brilhante já vista: 1.000x mais energia do que nosso Sol emitiu ao longo de sua vida de 4,5 bilhões de anos

Explosões de raios gama são as explosões mais energéticas do Universo, marcando o fim da vida de uma estrela. Uma explosão particularmente brilhante, GRB 221009, foi recentemente detectada por vários telescópios espaciais.

Uma equipe de cientistas liderada por astrônomos no Cosmic Dawn Center mediu a distância exata até a explosão, permitindo-lhes calcular a energia total liberada: durante sua duração de apenas cinco minutos, ela liberou 1.000 vezes mais energia do que o nosso Sol emitiu ao longo de sua 4,5 bilhões de anos de vida, tornando a explosão a mais energética já detectada. 

Ilustração artística de uma explosão de raios gama resultante de uma estrela em colapso, ejetando partículas e radiação em um jato estreito. O GRB 221009A, a explosão de raios gama mais energética já registrada, liberou 1.000 vezes mais energia do que a produção de vida do Sol. Observado com o VLT e o Telescópio Espacial James Webb, este evento deixou os cientistas intrigados sobre a natureza das explosões de raios gama e a possível ausência de uma supernova que o acompanhasse. Crédito: Soheb Mandhai 

Explosões de raios gama são os eventos mais energéticos e luminosos que ocorrem no Universo. Flashes de raios gama de curta duração que normalmente duram de um décimo de segundo a menos de uma hora, explosões de raios gama podem, por um breve período de tempo, ofuscar galáxias inteiras. Acredita-se que as explosões sejam causadas pelo colapso de estrelas massivas, a colisão de estrelas de nêutrons ou a fusão de uma estrela de nêutrons e um buraco negro.

Embora saibamos de sua existência há 60 anos, ainda há muito a aprender sobre esses eventos fascinantes. Eles não são apenas transitórios e ocorrem em locais aleatórios no céu; os raios gama também são absorvidos principalmente por nossa atmosfera, impedindo sua detecção da Terra.

Para detectá-los, os cientistas, portanto, usam telescópios de raios gama baseados no espaço que, quando acionados, enviam mensagens instantâneas automáticas para a Terra. Isso permite que os astrônomos acompanhem as detecções com telescópios baseados na Terra, para procurar um “resplendor” menos energético que geralmente segue os raios gama.

Superando uma galáxia inteira

Em 9 de outubro de 2022, o INTEGRAL da ESA, os satélites Swift e Fermi da NASA e outros observatórios espaciais detectaram a explosão de raios gama que foi, portanto, denominada GRB 221009A. Isso levou Daniele Bjørn Malesani, astrônomo da Radboud University na Holanda e cientista afiliado ao Cosmic Dawn Center, a apontar o Very Large Telescope (VLT) no Chile na direção de GRB 221009A.

Usando o espectrógrafo X-shooter montado no VLT, o espectro resultante permitiu a Malesani e sua equipe medir a distância exata até GRB 221009A. Embora a galáxia hospedeira da explosão esteja a mais de dois bilhões de anos-luz de distância, isso realmente a torna uma das explosões mais próximas. Além disso, com uma distância segura, a equipe também conseguiu calcular a quantidade total de energia liberada pela rajada.

As enigmáticas explosões de raios gama

Explosões de raios gama foram descobertas pela primeira vez em 1967 pelo satélite Vela, construído para monitorar o céu em busca de possíveis testes de armas nucleares, o que seria uma violação do Tratado de Proibição de Testes Nucleares de 1963. Pensados inicialmente como originários de fontes próximas dentro de nossa própria galáxia, observatórios espaciais mais sensíveis revelaram, na década de 1990, que devem vir de muito longe da Via Láctea, distribuídos por todo o Universo.

A natureza transitória das rajadas dificultou seu estudo, mas desde o final dos anos 1990 os astrônomos conseguiram detectar também seu brilho residual menos energético, dos raios X à luz óptica e ao infravermelho, ajudando a estabelecer uma teoria de sua origem.

“Explosões de raios gama são sempre energéticas, mas esta foi absolutamente surpreendente: durante os 290 segundos que durou, GRB 221009A liberou cerca de 1.000 vezes mais energia do que o nosso Sol emitiu durante toda a sua vida de 4,5 bilhões de anos”, diz Malesani.

Outra maneira de dizer é que a explosão por um breve período de tempo foi mais luminosa do que a luz combinada de todas as centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea.

Como é normal, este cálculo assume que o GRB 221009A emitiu a mesma quantidade de energia em todas as direções. Mais provavelmente, porém, a energia está “concentrada” em um feixe estreito, na direção da qual nos encontramos. A energia total é, portanto, um pouco menor, embora ainda extremamente alta.

E, de qualquer forma, é a explosão de raios gama mais energética já detectada, 70 vezes mais brilhante do que nunca. Foi até relatado que afetou a ionosfera da Terra.

“Teoricamente, esperaríamos que um evento tão poderoso acontecesse apenas uma vez em 10.000 anos”, explica Malesani. “Isso nos faz pensar se nossa detecção é apenas pura sorte, ou se há algo que não entendemos sobre a natureza das explosões de raios gama.”

Acompanhado pelo James Webb

GRB 221009A também foi acompanhado em comprimentos de onda mais longos com o Telescópio Espacial James Webb. Essas observações foram lideradas por Andrew Levan, também da Radboud University, embora Malesani e outros DAWNers também fizessem parte da equipe.

Essas observações permitiram aos astrônomos caracterizar ainda mais a explosão de raios gama. O telescópio James Webb foi particularmente útil porque a explosão acontece, por um azar, atrás de uma espessa camada de poeira cósmica dentro da Via Láctea. Isso não tem nada a ver com a rajada em si, mas dificulta a interpretação dos resultados, pois diminui a luz da rajada. O James Webb observou o arrebol no infravermelho médio, que é muito menos afetado pela poeira, oferecendo uma visão melhor do evento.

Mas mesmo o James Webb tem deficiências

Kasper Heintz, professor assistente do Cosmic Dawn Center, participou de ambos os estudos. Ele explica: “Espera-se que explosões de raios gama como GRB 221009A explodam junto com uma supernova cuja luz deve ‘adicionar’ à própria explosão. Mas para esta explosão, apesar do enorme espelho do James Webb, não foi possível encontrar evidências convincentes de uma supernova brilhante.”

Então, a supernova estava apenas mais fraca do que o normal ou estava completamente ausente? O júri ainda está fora, e há mais surpresas por vir deste misterioso evento único na vida.

Fonte:scitechdaily.com