3767: Astrónomos descobrem nova classe de explosões cósmicas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os astrónomos descobriram dois objectos que, somados a um objecto estranho descoberto em 2018, constituem uma nova classe de explosões cósmicas.

O novo tipo de explosão partilha algumas características com as explosões de super-nova de estrelas massivas e com as explosões que geram GRBs (explosões de raios-gama, “gamma-ray bursts”), mas ainda com algumas diferenças distintas.

A saga começou em Junho de 2018 quando os astrónomos viram uma explosão cósmica com características e comportamento surpreendentes. O objecto, apelidado AT2018cow (“A Vaca”), atraiu a atenção de cientistas de todo o mundo e foi estudado extensivamente. Embora partilhe algumas características com as explosões de super-nova, diferia em aspectos importantes, particularmente o seu brilho inicial invulgar e na rapidez com que aumentou e diminui de brilho em apenas alguns dias.

Entretanto, duas explosões adicionais – uma em 2016 e outra em 2018 – também mostraram características invulgares e foram observadas e analisadas. As duas novas explosões têm o nome CSS161010 (abreviação de CRTS CSS161010 J045834-081803), numa galáxia situada a aproximadamente 500 milhões de anos-luz da Terra, e ZTF18abvkwla (“O Coala”), numa galáxia a cerca de 3,4 mil milhões de anos-luz de distância. Ambas foram descobertas por levantamentos automatizados do céu (CRTS – Catalina Real-time Transient Survey, ASAS-SN – All-Sky Automated Survey for Supernovae e ZTF – Zwicky Transient Facility) usando telescópios ópticos para varrer grandes áreas do céu nocturno.

Duas equipas de astrónomos acompanharam estas descobertas observando os objectos com o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation).

As duas equipas também usaram o GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) na Índia e a equipa que estudava CSS161010 usou o Observatório de raios-X Chandra da NASA. Ambos os objectos surpreenderam os observadores.

Anna Ho, do Caltech, autora principal do estudo sobre ZTF18abvkwla, notou imediatamente que a emissão de rádio do objecto era tão brilhante quanto a de uma explosão de raios-gama. “Quando reduzi os dados, pensei que tinha cometido um erro,” disse.

Deanne Coppejans, da Northwestern University, liderou o estudo sobre CSS161010, que descobriu que o objecto havia lançado uma quantidade “inesperada” de material para o espaço interestelar a mais de metade da velocidade da luz. A sua coautora Raffaella Margutti, da mesma universidade, disse: “Demorámos quase dois anos para descobrir o que estávamos a ver, porque era tão invulgar.”

Em ambos os casos, as observações de acompanhamento indicaram que os objectos partilhavam características em comum com AT2018cow. Os cientistas concluíram que estes eventos, chamados FBOTs (Fast Blue Optical Transients), representam, juntamente com AT2018cow, um tipo de explosão estelar significativamente diferente das outras.

Os cientistas relataram as suas descobertas em artigos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters e na revista The Astrophysical Journal.

As FBOTs provavelmente começam, dizem os astrónomos, da mesma forma que certas super-novas e GRBs – quando uma estrela muito mais massiva do que o Sol explode no final da sua vida “normal” alimentada a fusão atómica.

As diferenças aparecem após a explosão inicial.

Na super-nova “comum” deste tipo, chamada super-nova de colapso do núcleo, a explosão envia uma onda de choque para o espaço interestelar. Se, além disso, um disco giratório de material se formar brevemente em torno da estrela de neutrões ou buraco negro formados após a explosão e impulsionar jactos estreitos de material quase à velocidade da luz em direcções opostas, estes jactos podem produzir feixes estreitos de raios-gama, despoletando uma GRB.

O disco giratório, chamado disco de acreção, e os jactos que produz, são chamados de “motor” pelos astrónomos. Os astrónomos concluíram que as FBOTs também têm esse mecanismo de motor. No seu caso, ao contrário das explosões de raios-gama, está envolto por material espesso. Esse material provavelmente foi derramado pela estrela pouco antes de explodir e pode ter sido retirado de lá por uma companheira binária.

Quando o material espesso próximo da estrela é atingido pela onda de choque da explosão, faz com que o surto de luz, visível logo após a explosão que inicialmente produziu estes objectos, pareça tão invulgar. Esta explosão brilhante também é o motivo pelo qual os astrónomos chamam a estas explosões FBOTs (Fast Blue Optical Transients). Esta é uma das características que as distinguiu das super-novas mais comuns.

À medida que a onda de choque da explosão colide com o material em torno da estrela, enquanto viaja para longe, produz emissão de rádio. Esta emissão muito brilhante foi a pista importante que provou que a explosão foi desencadeada por um motor.

O invólucro de material denso “significa que a estrela progenitora é diferente daquelas que levam a explosões de raios-gama,” disse Ho. Os astrónomos realçam que, na “Vaca” e em CSS161010, o material denso incluía hidrogénio, algo nunca visto nas explosões de raios-gama.

Usando o Observatório W. M. Keck, os astrónomos descobriram que CSS 161010 e ZTF18abvkwla, tal como “A Vaca”, estão situadas em pequenas galáxias anãs. Coppejans disse que as propriedades das galáxias anãs “podem permitir alguns caminhos evolutivos muito raros das estrelas”, que levam a estas explosões distintas.

Embora um elemento comum das FBOTs seja o facto de todas as três terem um “motor central”, os astrónomos alertam que o motor também pode ser o resultado de estrelas serem destruídas por buracos negros, embora considerem as explosões do tipo super-nova o candidato mais provável.

“Mais observações das FBOTs e dos seus ambientes podem responder a esta pergunta,” disse Margutti. Para tal, os cientistas dizem que vão precisar de usar telescópios que cobrem uma ampla gama de comprimentos de onda, como fizeram com os três primeiros objectos. “Embora as FBOTs se tenham mostrado mais raras e mais difíceis de encontrar do que alguns de nós esperávamos, na banda do rádio são também muito mais luminosas do que imaginávamos, permitindo-nos obter dados compreensivos mesmo de eventos muito distantes,” disse Daniel Perley, da Universidade John Moores em Liverpool.

ZAP // CCVAlg

Por CCVAlg
2 Junho, 2020

 

spacenews

 

3752: Astrónomos descobrem nova classe de explosões cósmicas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista que ilustra as diferenças nos fenómenos que resultam de uma típica explosão de super-nova de colapso do núcleo, uma explosão que cria GRBs e uma explosão que cria FBOTs.
Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Os astrónomos descobriram dois objectos que, somados a um objecto estranho descoberto em 2018, constituem uma nova classe de explosões cósmicas. O novo tipo de explosão partilha algumas características com as explosões de super-nova de estrelas massivas e com as explosões que geram GRBs (explosões de raios-gama, “gamma-ray bursts”), mas ainda com algumas diferenças distintas.

A saga começou em Junho de 2018 quando os astrónomos viram uma explosão cósmica com características e comportamento surpreendentes. O objecto, apelidado AT2018cow (“A Vaca”), atraiu a atenção de cientistas de todo o mundo e foi estudado extensivamente. Embora partilhe algumas características com as explosões de super-nova, diferia em aspectos importantes, particularmente o seu brilho inicial invulgar e na rapidez com que aumentou e diminui de brilho em apenas alguns dias.

Entretanto, duas explosões adicionais – uma em 2016 e outra em 2018 – também mostraram características invulgares e foram observadas e analisadas. As duas novas explosões têm o nome CSS161010 (abreviação de CRTS CSS161010 J045834-081803), numa galáxia situada a aproximadamente 500 milhões de anos-luz da Terra, e ZTF18abvkwla (“O Coala”), numa galáxia a cerca de 3,4 mil milhões de anos-luz de distância. Ambas foram descobertas por levantamentos automatizados do céu (CRTS – Catalina Real-time Transient Survey, ASAS-SN – All-Sky Automated Survey for Supernovae e ZTF – Zwicky Transient Facility) usando telescópios ópticos para varrer grandes áreas do céu nocturno.

Duas equipas de astrónomos acompanharam estas descobertas observando os objectos com o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation). As duas equipas também usaram o GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) na Índia e a equipa que estudava CSS161010 usou o Observatório de raios-X Chandra da NASA. Ambos os objectos surpreenderam os observadores.

Anna Ho, do Caltech, autora principal do estudo sobre ZTF18abvkwla, notou imediatamente que a emissão de rádio do objecto era tão brilhante quanto a de uma explosão de raios-gama. “Quando reduzi os dados, pensei que tinha cometido um erro,” disse.

Deanne Coppejans, da Northwestern University, liderou o estudo sobre CSS161010, que descobriu que o objecto havia lançado uma quantidade “inesperada” de material para o espaço interestelar a mais de metade da velocidade da luz. A sua co-autora Raffaella Margutti, da mesma universidade, disse: “Demorámos quase dois anos para descobrir o que estávamos a ver, porque era tão invulgar.”

Em ambos os casos, as observações de acompanhamento indicaram que os objectos partilhavam características em comum com AT2018cow. Os cientistas concluíram que estes eventos, chamados FBOTs (Fast Blue Optical Transients), representam, juntamente com AT2018cow, um tipo de explosão estelar significativamente diferente das outras. Os cientistas relataram as suas descobertas em artigos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters e na revista The Astrophysical Journal.

As FBOTs provavelmente começam, dizem os astrónomos, da mesma forma que certas super-novas e GRBs – quando uma estrela muito mais massiva do que o Sol explode no final da sua vida “normal” alimentada a fusão atómica. As diferenças aparecem após a explosão inicial.

Na super-nova “comum” deste tipo, chamada super-nova de colapso do núcleo, a explosão envia uma onda de choque para o espaço interestelar. Se, além disso, um disco giratório de material se formar brevemente em torno da estrela de neutrões ou buraco negro formados após a explosão e impulsionar jactos estreitos de material quase à velocidade da luz em direcções opostas, estes jactos podem produzir feixes estreitos de raios-gama, despoletando uma GRB.

O disco giratório, chamado disco de acreção, e os jactos que produz, são chamados de “motor” pelos astrónomos.

Os astrónomos concluíram que as FBOTs também têm esse mecanismo de motor. No seu caso, ao contrário das explosões de raios-gama, está envolto por material espesso. Esse material provavelmente foi derramado pela estrela pouco antes de explodir e pode ter sido retirado de lá por uma companheira binária.

Quando o material espesso próximo da estrela é atingido pela onda de choque da explosão, faz com que o surto de luz, visível logo após a explosão que inicialmente produziu estes objectos, pareça tão invulgar. Esta explosão brilhante também é o motivo pelo qual os astrónomos chamam a estas explosões FBOTs (Fast Blue Optical Transients). Esta é uma das características que as distinguiu das super-novas mais comuns.

À medida que a onda de choque da explosão colide com o material em torno da estrela, enquanto viaja para longe, produz emissão de rádio. Esta emissão muito brilhante foi a pista importante que provou que a explosão foi desencadeada por um motor.

O invólucro de material denso “significa que a estrela progenitora é diferente daquelas que levam a explosões de raios-gama,” disse Ho. Os astrónomos realçam que, na “Vaca” e em CSS161010, o material denso incluía hidrogénio, algo nunca visto nas explosões de raios-gama.

Usando o Observatório W. M. Keck, os astrónomos descobriram que CSS 161010 e ZTF18abvkwla, tal como “A Vaca”, estão situadas em pequenas galáxias anãs. Coppejans disse que as propriedades das galáxias anãs “podem permitir alguns caminhos evolutivos muito raros das estrelas”, que levam a estas explosões distintas.

Embora um elemento comum das FBOTs seja o facto de todas as três terem um “motor central”, os astrónomos alertam que o motor também pode ser o resultado de estrelas serem destruídas por buracos negros, embora considerem as explosões do tipo super-nova o candidato mais provável.

“Mais observações das FBOTs e dos seus ambientes podem responder a esta pergunta,” disse Margutti.

Para tal, os cientistas dizem que vão precisar de usar telescópios que cobrem uma ampla gama de comprimentos de onda, como fizeram com os três primeiros objectos. “Embora as FBOTs se tenham mostrado mais raras e mais difíceis de encontrar do que alguns de nós esperávamos, na banda do rádio são também muito mais luminosas do que imaginávamos, permitindo-nos obter dados compreensivos mesmo de eventos muito distantes,” disse Daniel Perley, da Universidade John Moores em Liverpool.

Astronomia On-line
29 de Maio de 2020

 

spacenews

 

3070: Hubble estuda explosão de raios-gama com a mais alta energia já observada

CIÊNCIA

Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA investigaram a natureza da poderosa explosão de raios-gama GRB 190114C através do estudo do seu ambiente.
As explosões de raios-gama são as explosões mais poderosas do Universo. Emitem a maior parte da sua energia sob a forma de raios-gama, luz muito mais energética do que a luz visível que podemos ver com os nossos olhos.
As observações do Hubble sugerem que esta explosão em particular emitiu uma emissão tão poderosa porque a estrela em colapso estava situada num ambiente muito denso, mesmo no meio de uma galáxia brilhante a 5 mil milhões de anos-luz de distância.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA investigaram a natureza da explosão de raios-gama GRB 190114C.

As explosões de raios-gama são as explosões mais poderosas do Universo. Emitem a maior parte da sua energia sob a forma de raios-gama, radiação que é muito mais energética do que a luz visível que podemos ver com os nossos olhos.

Em Janeiro de 2019, um GRB extremamente brilhante e longo foi detectado por um conjunto de telescópios, incluindo os telescópios Swift e Fermi da NASA, bem como pelos telescópios MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov). Conhecido como GRB 190114C, parte da luz detectada do objecto tinha a maior energia já observada: 1 TeV (um Tera electrões-volt) – cerca de um bilião de vezes mais energia por fotão do que a luz visível. Os cientistas têm tentado observar uma emissão energética tão alta a partir de GRBs há muito tempo, de modo que esta detecção é considerada um marco na astrofísica de alta energia.

As observações anteriores revelaram que, para atingir esta energia, o material deve ser emitido de uma estrela em colapso a 99,999% da velocidade da luz. Este material é então forçado através do gás que rodeia a estrela, provocando um choque que cria a própria explosão de raios-gama. Pela primeira vez, os cientistas observaram raios-gama extremamente energéticos desta explosão em particular.

Vários observatórios terrestres e espaciais começaram a estudar GRB 190114C. Os astrónomos europeus receberam tempo de observação com o Telescópio Espacial Hubble para observar a explosão de raios-gama, estudar o seu ambiente e descobrir como esta emissão extrema é produzida.

“As observações do Hubble sugerem que esta explosão em particular estava num ambiente muito denso, bem no meio de uma galáxia brilhante a 5 mil milhões de anos-luz de distância,” explicou um dos autores principais, Andrew Levan do Instituto para Matemática, Departamento de Astrofísica e Física de Partículas da Universidade Radboud na Holanda. “Isto é realmente invulgar e sugere que talvez seja por isso que produziu esta radiação excepcionalmente poderosa.”

Os astrónomos usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, juntamente com o VLT (Very Large Telescope) do ESO e o ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) para estudar a galáxia hospedeira deste GRB. O instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) foi fundamental para estudar se as propriedades ambientais do sistema hospedeiro, composto por um par próximo de galáxias em interacção, podem ter contribuído para a produção destes fotões altamente energéticos. O GRB ocorreu dentro da região nuclear de uma galáxia massiva, um local bastante único. Isto é indicativo de um ambiente mais denso do que aquele onde os GRBs são normalmente observados e poderá ter sido crucial para a produção dos fotões altamente energéticos observados.

“Os cientistas têm tentado observar emissão de energia muito alta a partir de explosões de raios-gama há muito tempo,” explicou o autor principal Antonio Ugarte Postigo do Instituto de Astrofísica da Universidade da Andaluzia na Espanha. “Esta nova observação é um passo vital para o entendimento das explosões de raios-gama, dos seus arredores imediatos e de como a matéria se comporta quando se move a 99,999% da velocidade da luz.”

Astronomia On-line
22 de Novembro de 2019

 

2792: Explosões cósmicas podem ser mais rápidas do que a luz (e respeitar Einstein)

CIÊNCIA

Image Team / Canva

Existem explosões cósmicas que criam explosões de raios gama que podem ser mais rápidas do que a luz nas nuvens de gás circundantes, fazendo-o sem violar a Teoria da Relatividade de Albert Einstein. 

Esta é a conclusão de uma nova investigação levada a cabo por Jon Hakkila, do Charleston College, e Robert Nemiroff, da Michigan University of Technology, recentemente publicada na revista científica especializada The Astrophysical Journal.

De acordo com os cientistas, estes jactos superluminais podem criar a reversibilidade no tempo que se vê nas curvas de luz de explosão de raios gama.

No entanto, explica os cientistas numa nota, estes jactos não violam a lei de Einstein, uma vez que apenas se movem mais rápido do que a luz através do jacto gerado pela explosão, e não mais rápido do que a luz através do vácuo.

Citado em comunicado, e a título de exemplo, Hakkila diz que uma boa forma de visualizar este movimento superluminal é ao imaginar alguém numa margem de um lago a fazer saltar uma pedra sobre a água na direcção de uma outra pessoa.

A pedra que salta move-se pelo ar entre saltos mais rápidos do que as ondas que gera através da água. Segundo Hakkila, a pessoa na outra margem veria as ondas criados por cada salto da pedra que se aproxima em sentido inverso: as ondas do salto mais recente chegariam primeiro do que as do salto final.

A explicação para a explosão superluminal agora apresentada no novo artigo conserva muitas características dos modelos aceites como jactos de raios gama. Contudo, acrescenta Nemiroff, o cenário proposto envolve a radiação de Cherenkov, um tipo de luz criada pelo movimento superluminal que antes não era considerado importante para gerar curvas de luz a partir de explosões de raios gama.

“Os modelos padrão de explosão de raios gama negligenciaram as propriedades da curva de luz reversível ao longo do tempo (…) O movimento do jacto superluminal tem estas propriedades em consideração e mantém um grande número de características do Modelo Padrão”, rematou o cientista.

ZAP //

Por ZAP
7 Outubro, 2019