Novo tipo de estrela “nova”: “kilonova”

3 de agosto de 2013
Por: J.D. Harrington – NASA Headquarters, Washington

GRB 130603B. 13 de junho de 2013. Crédito: HubbleSite, NASA.

O Telescópio Espacial Hubble da NASA apresentou recentemente os mais fortes indícios até agora de que erupções de raios gama de curta duração são produzidas pela fusão de dois objetos estelares pequenos e super-densos.

Os indícios residem na detecção de um novo tipo de explosão estelar, batizado de “kilonova”, que resulta da energia liberada quando um par de objetos compactos se espatifam mutuamente. O Hubble observou, no último mês, a cada vez menos brilhante bola de fogo que se seguiu a uma curta erupção de raios gama (gamma ray burst = GRB) em uma galáxia a quase 4 bilhões de anos-luz da Terra. Era previsto que o fenômeno de uma kilonova acompanhasse uma GRB de curta duração, mas isto ainda não tinha sido visto.

“Esta observação finalmente resolve o mistério da origem das erupções de raios gama de curta duração”, afirmou Nial Tanvir da Universidade de Leicester no Reino Unido. Tanvir liderou uma equipe de pesquisadores que usaram o Hubble para estudar a recente GRB de curta duração. “Vários astrônomos, inclusive nosso grupo, já tinham apresentado muitos indícios de que as erupções de raios gama de longa duração (aqueles que duram mais que dois segundos) são produzidos pelo colapso de estrelas extremamente massivas. Mas só tínhamos fracos indícios circunstanciais de que as erupções curtas fossem produzidas pela fusão de objetos compactos. Este resultado parece dar a prova definitiva que apoia este cenário”.

Os resultados da equipe estão publicados na edição especial online de hoje da Nature.

Uma kilonova é cerca de 1.000 vezes mais brilhante do que uma nova, que é causada pela erupção de uma anã branca. A auto-detonação de uma estrela massiva, uma supernova, pode ser até 100 mais brilhante do que uma kilonova. As erupções de raios gama são misteriosos flashes de intensa radiação de alta energia que aparecem de direções aleatórias no espaço. Erupções de curta duração duram no máximo alguns segundos, no entanto, algumas vezes, produzem tênues rastros luminosos em luz visível e infravermelha que persiste por várias horas e mesmo dias. Esses rastros luminosos ajudaram aos astrônomos a estabelecer que as GRBs vêm de galáxias distantes.

Concepção artística da fusão de duas estrelas de nêutrons. Crédito: HubbleSite NASA.

Os astrofísicos predisseram que as GRBs de curta duração seriam criados quando um par de estrelas de nêutrons super-densas em um sistema binário espiralassem até colidir. Enquanto este evento está acontecendo, o sistema emite radiação gravitacional que cria pequenas ondas na tessitura do espaço-tempo. A energia dissipada pelas ondas faz com que as duas estrelas se aproximem ainda mais. Nos milissegundos finais, antes da explosão, as duas estrelas se fundem em uma espiral mortal que expele material altamente radioativo. Esse material se aquece e se expande, emitindo um jato de luz.

Em um recente artigo científico Jennifer Barnes e Daniel Kasen da Universidade da California em Berkeley e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley apresentaram novos cálculos predizendo como as kilonovas deveriam parecer. Eles predisseram que o mesmo plasma quente que produz a radiação, também bloquearia a luz visível, fazendo com que o jorro de energia da kilonova exsudasse na forma de infravermelho próximo por vários dias.

Uma inesperada oportunidade para testar este modelo apareceu em 3 de junho, quando o Telescópio Espacial Swift da NASA captou a erupção de raios gama extremamente brilhante, catalogada como GRB 130603B.  Embora o clarão inicial de raios gama tenha durado apenas um décimo de segundo, ele era aproximadamente 100 bilhões de vezes mais brilhante que o subsequente flash da kilonova.

Desde 12-13 de junho, o Hubble varreu o local da erupção inicial, localizando um tênue objeto avermelhado. Uma análise independente dos dados de outra equipe de pesquisas confirmou a detecção. As observações subsequentes do Hubble em 3 de julho revelaram que a fonte tinha se apagado, comprovando assim que o brilho em infravermelho era de uma explosão causada pela fusão de dois objetos.

Para imagens e mais informações sobre a kilonova, visite:

http://hubblesite.org/news/2013/29

Para mais informações sobre o Telescópio Espacial Hubble, visite:

http://www.nasa.gov/hubble

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