Confirmação definitiva da relação entre fulgurações de raios gama e hipernovas

2003-06-27

Exposições CCD tomadas com os instrumentos multimodo FORS1 e FORS2 montados nos telescópios de 8,2m do VLT. As imagens mostram o desvanecimento da contraparte óptica da fulguração de raios gama GRB 030329, tal como foi observada a 3 de Abril e a 1 de Maio de 2003. Crédito: ESO, Jens Hjorth et al.
As primeiras fulgurações de raios gama
fulguração de raios gama
Uma fulguração de raios gama é uma potentíssima explosão, com consequente libertação de fotões gama, que ocorre em direcções aleatórias no céu. Descobertas acidentalmente nos anos 1960, sabe-se que algumas delas estão associadas a um tipo particular de supernovas, as explosões que marcam o fim da vida de uma estrela de massa elevada.
(GRB - do acrónimo inglês Gamma-Ray Burst) foram detectadas nos finais dos anos 60 por satélites militares. No entanto, apesar dos esforços envolvidos na investigação deste fenómeno, foi só nos últimos seis anos que se começou a fazer alguma luz sobre a sua origem.

Com base em observações de fontes de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
associadas às fulgurações
fulguração
Uma fulguração é uma libertação de energia de forma explosiva da qual resulta um aumento rápido do brilho do astro no qual ocorre. São exemplo deste tipo de fenómenos as fulgurações solares, associadas às manchas solares, bem como as fulgurações de raios-X, que ocorrem em estrelas de neutrões, e de raios gama, que se sabe estarem relacionadas com as explosões de supernova.
, tornou-se possível concluir que estes fenómenos se encontram a enormes distâncias (distâncias cosmológicas). A energia libertada em alguns segundos por uma GRB é maior que a energia total libertada pelo Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
durante toda a sua vida de mais de 10 000 milhões de anos. Com efeito, as GRB são os fenómenos mais energéticos desde o Big Bang.

No dia 29 de Março de 2003, a High Energy Transient Explorer
High Energy Transient Explorer (HETE)
Satélite da NASA, colocado em órbita a 9 de Outubro de 2000, concebido para efectuar o primeiro estudo, em múltiplos comprimentos de onda, das fulgurações de raios gama, possuindo instrumentos sensíveis aos raios ultravioleta, raios-X, e raios gama. Uma característica única deste observatório é a capacidade de localizar fulgurações de raios gama com uma precisão de 10 segundos arco e de, quase em tempo real, enviar a posição medida para uma rede de observatórios terrestres, o que permite uma rápida monitorização no rádio, infravermelho e visível.
(HETE-II) da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
detectou uma fulguração muito brilhante de raios gama
raios gama
Os raios gama são a componente mais energética e mais penetrante de toda a radiação electromagnética. Os fotões gama possuem energias elevadíssimas, tipicamente superiores a 10 keV, às quais correspondem comprimentos de onda inferiores a umas décimas do Ångstrom. Este tipo de radiação é, por exemplo, emitido espontaneamente por núcleos atómicos de algumas substâncias radioactivas.
. Num intervalo de 90 minutos, uma nova e brilhante fonte de luz foi detectada na mesma direcção por telescópios na Austrália e no Japão. Durante as primeiras 24 horas, um dos telescópios que compõem o Very Large Telescope
Very Large Telescope (VLT)
O Very Large Telescope é um observatório operado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO) e localizado no Cerro Paranal, no deserto de Atacama, no Chile. O VLT é composto por 4 telescópios de 8,2 m de diâmetro que podem trabalhar simultaneamente, constituindo um interferómetro óptico, ou independentemente.
 (VLT), no Observatório do Paranal (ESO
European Southern Observatory (ESO)
O Observatório Europeu do Sul é uma organização europeia de Astronomia para o estudo do céu austral fundada em 1962. Conta actualmente com a participação de 10 países europeus e ainda do Chile. Portugal tornou-se membro do ESO em 1 de Janeiro de 2001, no seguimento de um acordo de cooperação que durou cerca de 10 anos.
, Chile), obteve um espectro deste novo objecto que permitiu determinar um desvio para o vermelho
desvio para o vermelho (z)
Designa-se por desvio para o vermelho (em inglês, redshift) o desvio do espectro de um objecto para comprimentos de onda mais longos. O desvio para o vermelho pode dever-se ao movimento do objecto a afastar-se do observador (desvio de Doppler), ou à expansão do Universo (desvio para o vermelho cósmico, ou gravitacional). O desvio para o vermelho cósmico permite estimar a distância a que o objecto se encontra: quanto maior o desvio, mais distante o objecto. O desvio de Doppler permite calcular a velocidade a que o objecto se desloca.
de 0,1685. Este valor situa-o a uma distância de cerca de 2 650 milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
. Desde a sua detecção, e durante um mês, dois poderosos instrumentos do VLT (as câmaras/espectrógrafos FORS1 e FORS2) obtiveram espectros a intervalos regulares, acompanhando em grande detalhe o desvanecimento deste objecto remoto.

Os resultados do estudo, que segundo os autores provam de maneira irrefutável a relação directa entre GRBs e as explosões de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
evoluídas de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
conhecidas por hipernovas, foram publicados a 19 de Junho na revista Nature. O artigo conta com 27 autores provenientes de 17 institutos de investigação.

O cenário do acontecimento terá sido o seguinte: alguns milhares de anos antes da explosão, uma estrela de grande massa em vias de esgotar o seu combustível de hidrogénio libertou as suas capas externas transformando-se no que é conhecida como uma estrela Wolf-Rayet. Esta estrela continha cerca de dez massas solares
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
de hélio, oxigénio e outros elementos pesados. Durantes os anos que precederam a explosão, a estrela Wolf-Rayet esgotou o combustível que restava o que despoletou a hipernova/explosão de raios-gama. O núcleo colapsou sem que a parte exterior da estrela se apercebesse e formou-se no interior um buraco negro
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
rodeado por um disco de matéria em acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
. Poucos segundos depois, um jacto de matéria foi ejectado para longe do buraco negro.

O jacto atravessou a camada exterior da estrela e, em conjunto com os fortes ventos do recém formado radioactivo níquel-56 proveniente do disco, estilhaçaram a estrela. Este estilhaçar, a hipernova, tem um brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
forte devido à presença do níquel. Entretanto, o jacto penetrou em material existente na vizinhança de estrela e provocou a fulguração de raios gama que foi detectada por astrónomos na Terra uns 2 650 milhões de anos depois. O mecanismo exacto que levou à produção dos raios gama é ainda motivo de controvérsia, mas sabe-se que, ou está ligado a interacções entre o jacto e a matéria previamente ejectado da estrela, ou a colisões internas dentro do próprio jacto.

Fonte da notícia: http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2003/pr-16-03.html