Explosão de raios gama mais brilhante já observada desafia explicações

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/03/2023

Ilustração artística da GRB 221009A sendo observada pelos telescópios Insight-HXMT e GECAM-C.
[Imagem: IHEP/HXMT&GECAM Team]

Explosão mais brilhante de todos os tempos

No dia 9 de outubro de 2022, um intenso pulso de radiação de raios gama varreu nosso Sistema Solar, um pulso tão forte que cegou nossos telescópios que monitoram o Universo em busca das explosões de raios gama, ou GRBs (gamma-ray bursts).

A detecção gerou uma corrida dos astrônomos em todo o mundo para estudar o evento usando os telescópios mais poderosos, como o Fermi (EUA), Konus (Rússia), SATech-01, com o instrumento GECAM-C, e Insight-HXMT (China). Essas equipes trabalharam em conjunto e agora publicaram suas conclusões.

Os dados revelaram que a GRB 221009A foi não apenas a explosão de raios gama mais forte já vista pelo homem - ela foi algo entre 50 (cálculo da equipe chinesa) e 70 vezes (cálculo da equipe da NASA) mais forte do que a detentora do recorde anterior - a equipe da NASA está chamando esta explosão de "BOAT", o que não é um nome, mas uma sigla para "mais brilhante de todos os tempos" (Brightest Of All Times).

Embora tenhamos observado até hoje um número pequeno de GRBs, insuficiente para uma amostragem mais significativa, os cálculos indicam que uma explosão dessa magnitude só deve ocorrer uma vez a cada 10.000 anos.

"Essa explosão é 50 vezes mais brilhante que a última recordista, e a energia isotrópica equivalente dessa explosão é superior a 10⁵⁵ erg, que é aproximadamente a energia total da massa em repouso de 8 massas solares. Uma energia tão grande foi liberada dentro de apenas cerca de 1 minuto no tempo," disse Shaolin Xiong, líder da equipe chinesa.

"Vinte e cinco anos de modelos de pós-luminescência e que vinham funcionando muito bem não podem explicar completamente este jato," disse Kate Alexander, da Universidade do Arizona. "Em particular, encontramos um novo componente de rádio que não entendemos completamente. Isso pode indicar uma estrutura adicional dentro do jato ou sugerir a necessidade de revisar nossos modelos de como os jatos GRB interagem com o ambiente."

Os modelos atuais de como uma explosão desse tipo se comporta não conseguem explicar os dados coletados pelos telescópios.
[Imagem: IHEP/HXMT&GECAM Team]

Estrela virando buraco negro

Foi uma explosão tão grande, liberando uma quantidade tão descomunal de energia, que os astrônomos ainda não têm uma explicação definitiva sobre o que pode tê-la causado. Na verdade, alguns até arriscam dizer que uma explosão tão grande "não cabe nas nossas teorias" - não poderia ser uma supernova, aparentemente, mas essa hipótese só será definitivamente descartada com as observações de seguimento a serem feitas pelo Hubble e pelo James Webb.

A hipótese mais viável até agora é a de que teria sido uma estrela muito grande colapsando inteira para formar um buraco negro, sem uma explosão no sentido literal, como acontece com as supernovas.

Isso poderia ter gerado um plasma altamente ionizado nas vizinhanças do buraco negro recém-criado, enviando um jato de partículas viajando quase à velocidade da luz e atravessando a própria estrela que estava colapsando. As colisões entre as camadas desse jato, criando ondas de choque interno, poderiam se juntar para criar uma explosão super energética.

Os jatos em si não eram extraordinariamente fortes, mas foram excepcionalmente estreitos, sendo que ao menos um deles parecia estar apontado diretamente para a Terra, já que apresentou um decaimento mais acelerado do que seria de se esperar.

"Será necessária uma modelagem mais detalhada para entendermos como os motores GRB conseguem colimar os jatos para produzir uma energia equivalente isotrópica tão grande em alguns casos," disse Bing Zhang, da Universidade de Nevada.

Ilustração de uma GRB típica - a observada agora não obedece totalmente a esse modelo.
[Imagem: NASA’s Goddard Space Flight Center]

Questões cósmicas

O fenômeno inteiro durou cinco longos minutos, o que torna esta uma GRB de longa duração. Embora tenha permitido obter detalhes sem precedentes, este ainda é um tempo pequeno em termos de apontar telescópios espaciais para um local preciso no céu.

"À medida que os jatos se chocam contra o gás que envolve a estrela moribunda, eles produzem um brilho residual em todo o espectro," disse Tanmoy Laskar, da Universidade de Utah. "Esse resplendor desaparece rapidamente, o que significa que temos que ser rápidos e ágeis em capturar a luz antes que ela desapareça, levando seus segredos com ela."

Esses dados mostraram outra surpresa: as medições em ondas milimétricas e ondas de rádio, feitas por radiotelescópios em terra, foram muito mais brilhantes do que o esperado com base na luz visível e nos raios X coletados nos primeiros momentos da explosão. "É provável que tenhamos descoberto um mecanismo completamente novo para produzir excesso de ondas milimétricas e de rádio," disse Yvette Cendes, do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian.

E esse mecanismo poderá ser elucidado no decorrer das observações que estão se seguindo, uma vez que, ao contrário do brilho fugaz da explosão inicial, as emissões de rádio do objeto continuam por meses e até anos.

Por fim, a explosão oferece uma oportunidade de explorar uma grande questão cósmica: "Pensamos nos buracos negros como coisas que consomem tudo, mas eles também devolvem energia ao Universo?" perguntou Michela Negro, da Universidade de Maryland.

Mais tópicos