Nas primeiras horas da manhã do dia 14 de outubro de 2022, astrônomos usando o telescópio Gemini South no Chile operado pelo NOIRLab da NSF observaram as consequências sem precedentes de uma das explosões mais poderosas já registradas, Gamma-Ray Burst GRB221009A. Este evento recorde, que foi detectado pela primeira vez em 9 de outubro de 2022 por telescópios de raios-X e raios gama em órbita, ocorreu a 2,4 bilhões de anos-luz da Terra e provavelmente foi desencadeado por uma explosão de supernova dando origem a um buraco negro.
Uma explosão cósmica titânica desencadeou uma explosão de atividade de astrônomos de todo o mundo enquanto eles corriam para estudar as consequências do que é uma das mais próximas e possivelmente a mais energética explosão de raios gama (GRB) já observada. Observações recém-lançadas por duas equipes independentes usando o telescópio Gemini South no Chile – um dos telescópios gêmeos do Observatório Internacional Gemini operado pelo NOIRLab da NSF – visaram os restos brilhantes e brilhantes da explosão, que provavelmente anunciou uma supernova dando origem a uma buraco negro.
O GRB, identificado como GRB 221009A, ocorreu a aproximadamente 2,4 bilhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Sagitta. Foi detectado pela primeira vez na manhã de 9 de outubro por telescópios espaciais de raios X e raios gama, incluindo o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, o Observatório Neil Gehrels Swift e a espaçonave Wind.
À medida que a notícia dessa detecção se espalhou rapidamente, duas equipes de astrônomos trabalharam em estreita colaboração com a equipe do Gemini South para obter as primeiras observações possíveis do brilho posterior dessa explosão histórica.
Nas primeiras horas da manhã de sexta-feira, 14 de outubro, duas observações de imagens do Rapid Target of Opportunity foram conduzidas por duas equipes independentes de observadores lideradas pelos estudantes de pós-graduação Brendan O’Connor (Universidade de Maryland/George Washington University) e Jillian Rastinejad (Northwestern University ). As observações ocorreram com poucos minutos de intervalo. A primeira observação usou o instrumento FLAMINGOS-2, um espectrógrafo de imagem no infravermelho próximo. A outra observação usou o Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS).
As equipes agora têm acesso a ambos os conjuntos de dados para suas análises deste evento energético e em evolução.
“O excepcionalmente longo GRB 221009A é o GRB mais brilhante já registrado e seu brilho posterior está quebrando todos os recordes em todos os comprimentos de onda”, disse O’Connor. “Como essa explosão é tão brilhante e também próxima, achamos que esta é uma oportunidade única em um século para abordar algumas das questões mais fundamentais sobre essas explosões, desde a formação de buracos negros até testes de modelos de matéria escura”.
Graças à rápida reação dos observadores e funcionários, combinado com o uso do tempo discricionário do Gemini Director e um software eficiente de redução de dados como o DRAGONS “FIRE” (Fast Initial Reduction Engine) da Gemini, esta imagem foi rapidamente produzida logo após as observações.
“A agilidade e a capacidade de resposta da infraestrutura e da equipe da Gemini são marcas registradas de nosso observatório e tornaram nossos telescópios recursos para os astrônomos que estudam eventos transitórios”, disse a cientista-chefe da Gemini, Janice Lee.
As comunicações já foram enviadas a colegas astrônomos através da Rede de Coordenadas de Raios Gama da NASA, cujo arquivo agora está se enchendo de relatórios de todo o mundo. Os astrônomos pensam que representa o colapso de uma estrela com muitas vezes a massa do nosso Sol, que por sua vez lança uma supernova extremamente poderosa e dá origem a um buraco negro a 2,4 bilhões de anos-luz da Terra.
“Em nosso grupo de pesquisa, nos referimos a essa explosão como ‘BOAT’, ou a mais brilhante de todos os tempos, porque quando você olha para as milhares de explosões que os telescópios de raios gama têm detectado desde a década de 1990, esta se destaca “, disse Rastinejad. “A sensibilidade e o conjunto diversificado de instrumentos do Gemini nos ajudarão a observar as contrapartes ópticas do GRB221009A muito mais tarde do que a maioria dos telescópios terrestres podem observar. Isso nos ajudará a entender o que tornou essa explosão de raios gama tão exclusivamente brilhante e energética.”
Quando os buracos negros se formam, eles impulsionam jatos poderosos de partículas que são acelerados quase à velocidade da luz. Esses jatos então atravessam o que resta da estrela progenitora, emitindo raios-X e raios gama à medida que fluem para o espaço. Se esses jatos são apontados na direção geral da Terra, eles são observados como flashes brilhantes de raios X e raios gama.
Outra explosão de raios gama tão brilhante pode não aparecer por décadas ou mesmo séculos e o caso ainda está evoluindo. De nota são outros relatos extraordinários de distúrbios na ionosfera da Terra afetando transmissões de rádio de ondas longas da radiação energética do evento GRB221009A. Os cientistas também estão se perguntando como os fótons de 18 TeV (tera-elétron-volt) de energia muito alta observados com o Observatório de Chuveiro de Ar de Grande Altitude da China podem desafiar nossa compreensão padrão da física e sobreviver à sua jornada de 2,4 bilhões de anos à Terra.
Este evento, devido à sua relativa proximidade com a Terra, é também uma oportunidade única para entender melhor a origem dos elementos mais pesados que o ferro e se todos eles vêm apenas de fusões de estrelas de nêutrons ou também de estrelas em colapso que desencadeiam GRBs.
“As observações do Gemini nos permitirão utilizar este evento próximo ao máximo e buscar as assinaturas de elementos pesados formados e ejetados no colapso da estrela massiva”, disse O’Connor.
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