Esclarecido o mistério das explosões de raios gama escuras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/12/2010

Ilustração artística mostrando uma explosão de raios gama escura em uma região de formação de estrelas.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Poeira à vista

As explosões de raios gama estão entre os fenômenos mais energéticos do Universo.

Contudo, algumas parecem curiosamente fracas quando observadas na radiação visível. O que as mantém escondidas dos olhares humanos era uma questão controversa até hoje.

Por isso, astrônomos fizeram o maior estudo sobre este tipo de explosões, conhecidas como explosões de raios gama escuras, utilizando o instrumento GROND (Gamma-Ray Optical and Near-infrared Detector) montado no telescópio do Observatório Europeu do Sul (ESO), instalado em La Silla, no Chile.

E os cientistas descobriram que o "sumiço" dessas explosões gigantescas não exige nenhuma explicação muito complicada.

A fraca luminosidade das explosões de raios gama pode ser explicada por uma combinação de várias causas, sendo a mais importante de todas a presença de poeira entre a Terra e o fenômeno da explosão.

Explosões de raios gama

As explosões de raios gamas (ERG), fenômenos breves que podem durar desde menos de um segundo a alguns minutos, são detectadas por observatórios em órbita, que captam a sua elevada radiação.

No entanto, há cerca de treze anos os astrônomos descobriram uma quantidade de radiação menos energética originária destas explosões violentas, que se prolonga por algumas semanas, ou até mesmo anos depois da explosão inicial, o chamado brilho residual.

Enquanto todas as explosões de raios gama têm brilhos residuais nos raios X, apenas cerca de metade delas emite estes brilhos no visível, enquanto o resto se mantém misteriosamente escura.

Alguns astrônomos suspeitavam que estes brilhos residuais escuros poderiam ser exemplos de uma classe completamente nova de explosões de raios gama, enquanto outros pensavam que se poderia tratar de objetos que se encontrassem a grandes distâncias.

Estudos anteriores sugeriram ainda que este fenômeno poderia ser explicado por poeira situada entre nós e a explosão, a qual obscureceria a radiação emitida.

"O estudo dos brilhos residuais é fundamental na compreensão dos objetos que dão origem às explosões de raios gama, os quais nos fornecem informação preciosa sobre a formação estelar no Universo primordial," diz o autor principal do estudo, Jochen Greiner, do Instituto Max Planck para a Física Extraterrestre, na Alemanha.

As explosões de raios gama que duram mais de dois segundos são chamadas de explosões de longa duração e as que têm uma duração menor são conhecidas como explosões de curta duração.

As explosões de longa duração, que foram observadas neste estudo, estão associadas a explosões de supernova de estrelas jovens de grande massa situadas em galáxias com intensa formação estelar.

As explosões de curta duração não são ainda bem compreendidas, mas acredita-se que tenham origem na fusão de dois objetos compactos, como estrelas de nêutrons.

O brilho que faltava

A NASA lançou o satélite Swift no final de 2004.

Orbitando por cima da atmosfera terrestre, este satélite consegue detectar explosões de raios gama e comunicar imediatamente as suas posições a outros observatórios, de modo que os brilhos residuais possam ser estudados.

Neste novo estudo, os astrônomos combinaram dados do Swift com novas observações do GROND - um instrumento dedicado à observação contínua de explosões de raios gama. Deste modo, eles resolveram de maneira conclusiva o mistério do brilho residual visível que faltava.

O que torna o GROND o instrumento ideal para o estudo dos brilhos residuais é o seu tempo de resposta muito rápido - o equipamento consegue observar uma explosão minutos depois da chegada do alerta do Swift, utilizando um sistema especial chamado Modo de Resposta Rápida - e a sua capacidade de observar através de sete filtros em simultâneo, cobrindo assim tanto a parte visível como a parte do infravermelho próximo do espectro eletromagnético.

Ao combinar os dados GROND, obtidos através destes sete filtros, com as observações do Swift, os astrônomos conseguiram determinar de modo preciso a quantidade de radiação emitida pelo brilho residual em comprimentos de onda muito distintos, desde os altamente energéticos raios X até o infravermelho próximo.

Esta informação foi utilizada para medir diretamente a quantidade de poeira que obscurece a radiação no seu percurso em direção à Terra. Anteriormente, os astrônomos tinham que se basear em estimativas aproximadas do conteúdo de poeira.

Brilho perdido na poeira

A equipe utilizou uma enorme quantidade de dados, incluindo as suas próprias medições do GROND, adicionadas a observações obtidas por outros grandes telescópios, incluindo o Very Large Telescope do ESO, para estimar as distâncias de quase todas as explosões de raios gama da amostra.

Embora tenham descoberto que uma proporção significativa de explosões escurece para cerca de 60-80 por cento relativamente à intensidade original com que foi emitida devido à poeira, este efeito é aumentado para as explosões muito distantes, para as quais observamos apenas 30-50 por cento da radiação emitida.

Os astrônomos concluíram assim que a maioria das explosões de raios gama escuras são simplesmente aquelas cuja pequena quantidade de radiação visível foi completamente absorvida pela poeira antes de chegar até nós.

"Comparado a muitos instrumentos instalados em grandes telescópios, o GROND é um instrumento de baixo custo relativamente simples. No entanto, ele conseguiu resolver de maneira conclusiva o mistério que rodeava as explosões de raios gama escuras," diz Greiner.

Uma vez que o brilho residual das explosões muito distantes é desviado para o vermelho, devido à expansão do Universo, a radiação emitida pelo objeto era originalmente mais azul que a radiação que detectamos quando esta chega à Terra.

Como a redução da intensidade da radiação devido à poeira é maior no azul e no ultravioleta do que no vermelho, o efeito total de diminuição de intensidade de radiação devido à poeira é maior para as explosões de raios gama mais distantes.

É por isso que a capacidade do GROND de observar radiação no infravermelho próximo faz a diferença.

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