Nota de Imprensa

Faz-se Luz Sobre as Explosões de Raios Gama Escuras

16 de Dezembro de 2010

As explosões de raios gama estão entre os fenómenos mais energéticos do Universo, mas algumas parecem curiosamente fracas quando observadas na radiação visível. Foi feito o maior estudo sobre este tipo de explosões, conhecidas como explosões de raios gama escuras, utilizando o instrumento GROND montado no telescópio MPG/ESO de 2.2 metros instalado em La Silla, no Chile. Este estudo mostrou que estas explosões gigantescas não necessitam de explicações complicadas. A sua fraca luminosidade explica-se perfeitamente como uma combinação de várias causas, sendo a mais importante de todas a presença de poeira entre a Terra e o fenómeno de explosão.

As explosões de raios gamas (ERG), fenómenos breves que podem durar desde menos de um segundo a alguns minutos, são detectadas por observatórios em órbita que captam a sua elevada radiação. No entanto, há cerca de treze anos os astrónomos descobriram uma quantidade de radiação menos energética originária destas explosões violentas, que se prolonga por algumas semanas ou até mesmo anos depois da explosão inicial, o chamado brilho residual.

Enquanto todas as explosões de raios gama [1] têm brilhos residuais nos raios X, apenas cerca de metade emite estes brilhos no visível, enquanto o resto se mantém misteriosamente escura. Alguns astrónomos suspeitavam que estes brilhos residuais escuros poderiam ser exemplos duma classe completamente nova de explosões de raios gama, enquanto outros pensavam que se poderia tratar de objectos que se encontrassem a grandes distâncias. Estudos anteriores sugeriram ainda que este fenómeno poderia ser explicado por poeira situada entre nós e a explosão, a qual obscureceria a radiação emitida.

“O estudo dos brilhos residuais é fundamental na compreensão dos objectos que dão origem às explosões de raios gama, os quais nos fornecem informação preciosa sobre a formação estelar no Universo primordial,” diz o autor principal do estudo, Jochen Greiner do Instituto Max Planck para a Física Extraterrestre, em Garching bei München, Alemanha.

A NASA lançou o satélite Swift no final de 2004. Orbitando por cima da atmosfera terrestre, este satélite consegue detectar explosões de raios gama e comunicar imediatamente as suas posições a outros observatórios de modo a que os brilhos residuais possam ser estudados. Neste novo estudo, os astrónomos combinaram dados do Swift com novas observações do GROND [2] - um instrumento dedicado à observação contínua de explosões de raios gama, o qual está instalado no telescópio MPG/ESO de 2.2 metros, situado em La Silla, no Chile. Deste modo, os astrónomos resolveram de maneira conclusiva o mistério do brilho residual visível que faltava.

O que torna o GROND o instrumento ideal para o estudo de brilhos residuais é o seu tempo de resposta muito rápido - consegue observar uma explosão minutos depois da chegada do alerta do Swift, utilizando um sistema especial chamado Modo de Resposta Rápida - e a sua capacidade de observar através de sete filtros em simultâneo, cobrindo assim tanto a parte visível como a parte do infravermelho próximo do espectro electromagnético.

Ao combinar os dados GROND obtidos através destes sete filtros com as observações Swift, os astrónomos conseguiram determinar de modo preciso a quantidade de radiação emitida pelo brilho residual a comprimentos de onda muito distintos, desde os altamente energéticos raios X até ao infravermelho próximo. Esta informação foi utilizada para medir directamente a quantidade de poeira que obscurece a radiação no seu percurso em direcção à Terra. Anteriormente, os astrónomos tinham que se fiar  em estimativas aproximadas do conteúdo de poeira [3].

A equipa utilizou uma enorme quantidade de dados, incluindo as suas próprias medições do GROND, adicionadas a observações obtidas por outros grandes telescópios, incluindo o Very Large Telescope do ESO, para estimar as distâncias a quase todas as explosões de raios gama da amostra. Embora tenham descoberto que uma proporção significativa de explosões escurece para cerca de 60-80 por cento relativamente à intensidade original com que foi emitida devido à poeira, este efeito é aumentado para as explosões muito distantes, para as quais observamos apenas 30-50 por cento da radiação emitida [4]. Os astrónomos concluem assim que a maioria das explosões de raios gama escuras são simplesmente aquelas cuja pequena quantidade de radiação visível foi completamente absorvida pela poeira antes de chegar até nós.

“Comparado a muitos instrumentos instalados em grandes telescópios, o GROND é um instrumento de baixo custo relativamente simples, no entanto conseguiu resolver de maneira conclusiva o mistério que rodeava as explosões de raios gama escuras,” diz Greiner.

Notas

[1]  As explosões de raios gama que duram mais de dois segundos são referidas como explosões de longa duração e as que têm uma duração menor são conhecidas como explosões de curta duração. As explosões de longa duração, que foram observadas neste estudo, estão associadas a explosões de supernova de estrelas jovens de grande massa situadas em galáxias com intensa formação estelar. As explosões de curta duração não são ainda bem compreendidas, mas pensa-se que tenham origem na fusão de dois objectos compactos tais como estrelas de neutrões.

[2] O GROND (sigla do inglês Gamma-Ray Optical and Near-infrared Detector) foi concebido e construído no Instituto Max Planck para a Física Extraterrestre em colaboração com o Observatório Tautenburg. Este instrumento encontra-se em operação deste Agosto de 2007.

[3] Outros estudos relativos às explosões de raios gama escuras foram anunciados. No início deste ano, com a ajuda do telescópio Subaru os astrónomos observaram uma única explosão de raios gama, a partir da qual construiram a hipótese de que as explosões de raios gama escuras poderiam realmente ser uma sub-classe à parte que se formaria a partir de um mecanismo diferente, tal como a fusão de estrelas binárias. Noutro estudo, publicado no ano passado com o telescópio Keck, os astrónomos estudaram as galáxias hospedeiras de 14 ERG escuras e, baseados nos desvios para o vermelho baixos derivados, inferiram que a poeira seria uma mecanismo capaz de criar explosões escuras. No novo estudo aqui anunciado foram estudadas 39 ERG, nas quais se incluíram quase 20 explosões escuras. Este é o único estudo sem hipóteses feitas a priori e onde a quantidade de poeira foi directamente medida.

[4] Uma vez que o brilho residual de explosões muito distantes é desviado para o vermelho devido à expansão do Universo, a radiação emitida pelo objecto era originalmente mais azul que a radiação que detectamos quando esta chega à Terra. Como a redução da intensidade da radiação devido à poeira é maior no azul e no ultravioleta que no vermelho, o efeito total de diminuição de intensidade de radiação devido à poeira é maior para as explosões de raios gama mais distantes. É por isso que a capacidade do GROND de observar radiação no infravermelho próximo faz a diferença.

Informações adicionais

Este trabalho foi apresentado num artigo científico que sairá na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics a 16 de Dezembro de 2010.

A equipa é composta por: J. Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik [MPE], Alemanha), T. Krühler (MPE, Universe Cluster, Technische Universität München), S. Klose (Thüringer Landessternwarte, Alemanha), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), R. Filgas (MPE), D.H. Hartmann (Clemson University, USA), A. Küpcü Yoldaş¸ (University of Cambridge, UK), M. Nardini (MPE), F. Olivares E. (MPE), A. Rau (MPE), A. Rossi (Thüringer Landessternwarte, Alemanha), P. Schady (MPE) e A. Updike (Clemson University, USA)

 
O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 14 países: Áustria, Alemanha, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Itália, Holanda, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo e o VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

• Artigo Científico na A&A 
• Página Web do GROND
• Fotografias de La Silla

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1049, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.