Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrónomos registaram pela primeira vez uma fusão explosiva de uma estrela de neutrões com outra estrela. Eles detectaram uma luz com comprimento de onda milimétrico de uma explosão de fogo causada pela fusão. Acredita-se que esta luz seja uma das explosões de raios gama de curta duração mais energéticas já observadas - GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, que em breve começará a trabalhar como professor assistente de Física e Astronomia na Universidade de Utah, disse: “As fusões ocorrem devido à radiação das ondas gravitacionais que remove a energia da órbita das estrelas binárias, fazendo com que as estrelas espiralem uma em direção à outra.”
“A explosão resultante é acompanhada por jatos que se movem perto da velocidade da luz. Quando um desses jatos está apontado para a Terra, observamos um curto pulso de raio gama radiação ou uma GRB de curta duração.”
Os GRBs de curta duração são muitas vezes difíceis de detectar. Até agora, apenas meia dúzia de GRBs de curta duração foram detectados em comprimentos de onda de rádio. Além do mais, nenhum foi detectado em comprimentos de onda milimétricos.
Laskar disse: “A dificuldade é a imensa distância até os GRBs e as capacidades tecnológicas dos telescópios. GRB de curta duração os afterglows são muito luminosos e energéticos. Mas estas explosões ocorrem em galáxias distantes, o que significa que a luz emitida por elas pode ser bastante fraca para os nossos telescópios na Terra. Antes do ALMA, os telescópios milimétricos não eram suficientemente sensíveis para detectar estes brilhos residuais.”
A luz do GRB 211106A era tão fraca que, embora as primeiras observações de raios X com o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA tenham visto a explosão, a galáxia hospedeira era indetectável naquele comprimento de onda. Portanto, os cientistas não conseguiram identificar sua localização exata.
Saber de qual galáxia se origina uma explosão e entender mais sobre a explosão em si requer o uso de luz residual. Os cientistas levantaram a hipótese de que esta explosão poderia ter origem numa galáxia próxima, quando apenas o equivalente em raios-X tinha sido encontrado.
Laskar disse: “Cada comprimento de onda adicionou uma nova dimensão à compreensão dos cientistas sobre o GRB, e o milímetro, em particular, foi fundamental para descobrir a verdade sobre a explosão.”
“As observações do Hubble revelaram um campo imutável de galáxias. A sensibilidade incomparável do ALMA permitiu-nos identificar a localização do GRB naquele campo com mais precisão, e descobriu-se que se encontrava noutra galáxia ténue, que está mais distante. Isto, por sua vez, significa que esta explosão de raios gama de curta duração é ainda mais poderosa do que pensávamos inicialmente, tornando-a uma das mais luminosas e energéticas já registadas.”
Wen-fai Fong, professor assistente de física e astronomia na Northwestern University, acrescentou: “Esta curta explosão de raios gama foi a primeira vez que tentámos observar um evento deste tipo com o ALMA. Os brilhos residuais para rajadas curtas são muito difíceis de obter, por isso foi espetacular ver este evento brilhando tanto. Depois de muitos anos de observação destas explosões, esta descoberta surpreendente abre uma nova área de estudo, pois motiva-nos a observar muitas mais destas com o ALMA, e outros conjuntos de telescópios, no futuro.”
Joe Pesce, Oficial do Programa da Fundação Nacional de Ciência do NRAO/ALMA, disse: “Essas observações são fantásticas em muitos níveis. Eles fornecem mais informações para nos ajudar a entender o enigmático explosões de raios gama (e astrofísica de estrelas de nêutrons em geral). Eles também demonstram quão importantes e complementares são as observações de múltiplos comprimentos de onda com telescópios espaciais e terrestres na compreensão dos fenômenos astrofísicos.”
Edo Berger, professor de astronomia da Universidade de Harvard e pesquisador do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, disse: “O estudo de GRBs de curta duração requer a rápida coordenação de telescópios ao redor do mundo e no espaço, operando em todos os comprimentos de onda. No caso do GRB 211106A, utilizámos alguns dos telescópios mais poderosos disponíveis – ALMA, o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation, o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Telescópio Espacial Hubble.”
“Com o agora operacional Telescópio Espacial James Webb (JWST) e futuros telescópios ópticos e de rádio de 20 a 40 metros, como a próxima geração do VLA (ngVLA), seremos capazes de produzir uma imagem completa desses eventos cataclísmicos e estudá-los em distâncias sem precedentes.”
Laskar dito, “Com o JWST, podemos agora obter um espectro da galáxia hospedeira e saber facilmente a distância e, no futuro, também poderemos usar o JWST para capturar brilhos residuais infravermelhos e estudar a sua composição química. Com o ngVLA, seremos capazes de estudar a estrutura geométrica dos brilhos residuais e do combustível de formação estelar encontrado nos seus ambientes hospedeiros com detalhes sem precedentes. Estou entusiasmado com essas próximas descobertas em nosso campo.”
Jornal de referência:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. O primeiro brilho residual curto do GRB milimétrico: o jato grande angular do extremamente energético SGRB 211106A. As Cartas do Jornal Astrofísico. arXiv: 2205.03419v2
