As fulgurações de raios gama são dos fenómenos mais energéticos que se conhecem em astrofísica. Estas explosões de curta duração, detectadas pela primeira vez nos anos 60 pelos satélites militares, duram no máximo alguns minutos, mas libertam mais energia do que o Sol durante a sua vida inteira (mais de 10 000 milhões de anos). Tem-se verificado que as fulgurações de raios gama ocorrem a grandes distâncias, ditas cosmológicas.

Nos últimos anos, evidências circunstanciais levaram a crer que as fulgurações de raios gama assinalam o colapso de estrelas de massa muito elevada, as chamadas hipernovas. Há poucos meses, uma equipa de astrónomos utilizou o instrumento FORS num dos telescópios do VLT, no Observatório Europeu do Sul (ESO) no Cerro Paranal (Chile), para documentar com um detalhe sem precedente o pós-resplendor óptico da fulguração de raios gama GRB 030329. As observações estabeleceram uma ligação directa e conclusiva entre as fulgurações de raios gama cosmológicas e as explosões de estrelas de massa muito elevada.

A fulguração de raios gama GRB 030329 foi descoberta em Março de 2003 pela sonda HETE, da NASA. Seguiram-se observações com o espectrógrafo UVES no telescópio KUEYEN (um dos quatro telescópios de 8,2 m que constituem o VLT), que mostraram que a fulguração ocorrera a um desvio para o vermelho de 0,1685. Este valor corresponde a uma distância de 2650 milhões de anos-luz, o que faz de GRB 030329 uma das fulgurações de raios gama detectadas mais próximas de nós. A proximidade de GRB 030329 resultou num pós-resplendor muito brilhante, que foi extensamente observado.

Uma equipa de astrónomos liderada por J. Greiner (Instituto Max-Planck para a Física Extraterrestre, Alemanha) decidiu aproveitar esta oportunidade única para estudar as propriedades da polarização do pós-resplendor de GRB 030329 à medida que se foi desenvolvendo depois da fulguração. O seu trabalho encontra-se descrito num artigo publicado pela revista científica Nature, na edição de 13 de Novembro.

A polarização da radiação baseia-se no facto da luz ser composta por ondas electromagnéticas que oscilam em certas direcções (planos) perpendiculares à direcção de propagação; a luz natural é normalmente constituída por uma mistura de ondas que oscilam em todas as direcções; mas em certas condições, como por exemplo depois de reflectida, a luz favorece certas orientações dos campos eléctricos e magnéticos em detrimento de outras, e então diz-se que a luz está polarizada.

A radiação emitida numa fulguração de raios gama é gerada por um campo magnético. Os electrões de alta energia, na presença de um campo magnético, movem-se a velocidades próximas da velocidade da luz e descrevem espirais em torno dum eixo definido pelo campo magnético local; nessas condições, emitem radiação electromagnética, chamada radiação de sincrotrão, com elevado grau de polarização.

Se a hipernova que dá origem à fulguração de raios gama tiver simetria esférica, todas as orientações das ondas electromagnéticas estarão presentes em igual quantidade, não se verificando polarização da radiação. Contudo, se o gás não for ejectado simetricamente, mas sim num jacto, uma ligeira polarização da radiação estará presente. E esta polarização da radiação terá variações no tempo, pois o ângulo de abertura do jacto aumenta com o tempo e nós vamos observando uma fracção diferente do cone de emissão.

Medições isoladas da polarização do pós-resplendor óptico de fulgurações de raios gama já têm sido realizadas; mas o presente estudo foi o primeiro a acompanhar a sua evolução com o tempo. A partir do momento que GRB 030329 foi detectada, a equipa de astrónomos iniciou um programa de observação com o instrumento FORS1 no telescópio ANTU (um dos quatro telescópios do VLT). Obtiveram 31 observações de polarimetria durante um período de 38 dias, o que permitiu medir, pela primeira vez, as variações da polarização do pós-resplendor óptico de uma fulguração de raios gama com o tempo.

Os dados mostram a presença de polarização de 0,3 a 2,5%, ao longo do período de 38 dias, com variações significativas em intensidade e orientação em escalas de tempo de horas. Este comportamento particular não é previsto por nenhuma das teorias mais aceites sobre o pós-resplendor das fulgurações de raios gama.

Infelizmente, a curva de luz do pós-resplendor desta fulguração é muito complexa e não é bem compreendida, o que não permite uma aplicação directa dos modelos de polarização. Assim, derivar a direcção do jacto e da estrutura do campo magnético não é tão fácil quanto se tinha pensado originalmente, pois o estudo da polarização do pós-resplendor permite, em princípio, detectar as estruturas espaciais e a intensidade e orientação do campo magnético na região onde a radiação é gerada. Contudo, as rápidas alterações das propriedades da polarização, mesmo durante as fases mais contínuas da curva de luz do pós-resplendor, oferecem um desafio às teorias sobre os pós-resplendores.

Possivelmente, o baixo nível de polarização indica que a intensidade do campo magnético nas direcções paralela e perpendicular não diferem mais de 10%, sugerindo que o campo está fortemente correlacionado com o material em movimento. Isto é diferente do campo de larga escala que é o que sobra da estrela que explodiu e que se pensa que produz o nível elevado de polarização dos raios gama.

Fonte da notícia: http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2003/pr-30-03.html