O que tornou a explosão cósmica mais brilhante de todos os tempos tão excepcional?

No ano passado, telescópios registraram a explosão cósmica mais brilhante de todos os tempos. Os astrofísicos agora podem explicar o que o tornou tão deslumbrante.

Poucas explosões cósmicas atraíram tanta atenção dos cientistas espaciais quanto a registrada em 22 de outubro do ano passado e apropriadamente chamada de Brightest of All Time (BOAT). 

O brilho posterior da explosão de raios gama mais brilhante de todos os tempos, capturado pelo Telescópio de Raios-X do Observatório Neil Gehrels Swift. Crédito: NASA/Swift/A. Beardmore (Universidade de Leicester) 

O evento, produzido pelo colapso de uma estrela altamente massiva e o subsequente nascimento de um buraco negro, foi testemunhado como um flash imensamente brilhante de raios gama seguido por um lento desvanecimento posterior da luz através das frequências. Desde que captaram o sinal BOAT simultaneamente em seus telescópios gigantes, astrofísicos de todo o mundo têm lutado para explicar o brilho da explosão de raios gama (GRB) e o desvanecimento curiosamente lento de seu brilho posterior.

Agora, uma equipe internacional que inclui o Dr. Hendrik Van Eerten, do Departamento de Física da Universidade de Bath, formulou uma explicação: a explosão inicial (conhecida como GRB 221009A) foi angulada diretamente na Terra e também arrastou uma quantidade excepcionalmente grande de material estelar em seu rastro.

As descobertas da equipe foram publicadas hoje na prestigiosa revista Science Advances. O Dr. Brendan O'Connor, recém-formado estudante de doutorado na Universidade de Maryland e na Universidade George Washington, em Washington, DC, é o principal autor do estudo.

O Dr. Van Eerten, que co-liderou a análise teórica do afterglow, disse: "Outros pesquisadores que trabalham neste quebra-cabeça também chegaram à conclusão de que o jato foi apontado diretamente para nós – muito parecido com uma mangueira de jardim inclinada para pulverizar diretamente em você – e isso definitivamente explica por que ele foi visto tão brilhantemente.

Mas o que permaneceu um quebra-cabeça foi que as bordas do jato não podiam ser vistas.

"O lento desvanecimento do brilho posterior não é característico de um jato estreito de gás, e saber disso nos fez suspeitar que havia uma razão adicional para a intensidade da explosão, e nossos modelos matemáticos confirmaram isso.

"Nosso trabalho mostra claramente que o GRB tinha uma estrutura única, com observações revelando gradualmente um jato estreito embutido em um fluxo de gás mais amplo, onde um jato isolado normalmente seria esperado."

Então, o que tornou esse GRB mais amplo do que o normal? Os pesquisadores têm uma teoria. Como o Dr. Van Eerten explicou: "Os jatos GRB precisam passar pela estrela em colapso na qual são formados, e o que achamos que fez a diferença neste caso foi a quantidade de mistura que aconteceu entre o material estelar e o jato, de modo que o gás aquecido por choque continuou aparecendo em nossa linha de visão até o ponto em que qualquer assinatura característica do jato teria sido perdida na emissão geral de o brilho posterior."

Ele acrescentou: "Nosso modelo ajuda não apenas a entender o BOAT, mas também os detentores de recordes de brilho anteriores que tinham astrônomos mistificados sobre sua falta de assinatura de jato. Esses GRBs, como outros GRBs, devem ser direcionados diretamente para nós quando acontecem, pois seria antifísico que tanta energia fosse expelida em todas as direções ao mesmo tempo.

"Parece existir uma classe excepcional de eventos que são extremos e conseguem mascarar a natureza direcionada de seu fluxo de gás. Estudos futuros sobre os campos magnéticos que lançam o jato e sobre as estrelas massivas que os hospedam devem ajudar a revelar por que esses GRBs são tão raros."

O Dr. O'Connor disse: "O GRB 221009A excepcionalmente longo é o GRB mais brilhante já registrado e seu brilho posterior está quebrando todos os recordes em todos os comprimentos de onda. Como essa explosão é tão brilhante e também próxima (cosmicamente falando: ocorreu a uma distância menor de 2,4 bilhões de anos-luz da Terra), achamos que esta é uma oportunidade única em mil anos para abordar algumas das questões mais fundamentais sobre essas explosões, desde a formação de buracos negros até testes de modelos de matéria escura."

Fonte: bath.ac.uk