A sequência de vida das estrelas termina com a formação de um buraco negro. Crédito da imagem: Nicolle Rager Fuller / NSF Clique para ampliar
Apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, uma estrela massiva esgotou seu combustível, entrou em colapso como um buraco negro e explodiu quando um raio gama explodiu. A radiação deste evento catastrófico atingiu a Terra apenas agora, e os astrônomos a estão usando para espiar de volta aos primeiros momentos do Universo. A explosão, denominada GRB 050904, foi observada pelo satélite Swift da NASA em 4 de setembro de 2005. Uma coisa incomum nessa explosão é que ela durou 500 segundos - a maioria termina em uma fração desse tempo.
Veio da borda do universo visível, a explosão mais distante já detectada.
Na edição desta semana da revista Nature, cientistas da Penn State University e seus colegas americanos e europeus discutem como essa explosão, detectada em 4 de setembro de 2005, foi o resultado de uma estrela massiva colapsando em um buraco negro.
A explosão, chamada explosão de raios gama, vem de uma era logo após a formação de estrelas e galáxias, cerca de 500 a 1 bilhão de anos após o Big Bang. O universo agora tem 13,7 bilhões de anos, então a explosão de setembro serve como uma sonda para estudar as condições do universo primitivo.
"Esta foi uma estrela massiva que viveu rápido e morreu jovem", disse David Burrows, cientista sênior e professor de astronomia e astrofísica da Penn State, co-autor de um dos três relatórios sobre essa explosão publicados esta semana na Nature. "Essa estrela provavelmente era bem diferente daquela que vemos hoje, do tipo que só poderia existir no universo primitivo".
A explosão, denominada GRB 050904 após a data em que foi localizada, foi detectada pelo satélite Swift da NASA, que é operado pela Penn State. Swift forneceu as coordenadas do estouro para que outros satélites e telescópios terrestres pudessem observar o estouro. As explosões geralmente duram apenas 10 segundos, mas o pós-brilho permanece por alguns dias.
O GRB 050904 originou 13 bilhões de anos-luz da Terra, o que significa que ocorreu 13 bilhões de anos atrás, pois levou muito tempo para que a luz chegasse até nós. Os cientistas detectaram apenas alguns objetos a mais de 12 bilhões de anos-luz de distância, portanto a explosão é extremamente importante para entender o universo além do alcance dos maiores telescópios.
"Como a explosão foi mais brilhante que um bilhão de sóis, muitos telescópios poderiam estudá-la mesmo a uma distância tão grande", disse Burrows, cuja análise se concentra principalmente nos dados Swift de seus três telescópios, cobrindo uma gama de raios gama e raios X e comprimentos de onda ultravioleta / ópticos, respectivamente. Burrows é o principal cientista do telescópio de raios X de Swift.
A equipe Swift encontrou vários recursos exclusivos no GRB 050904. A explosão durou cerca de 500 segundos - e o final da explosão exibiu vários reflexos. Essas características implicam que o buraco negro recém-criado não se formou instantaneamente, como alguns cientistas pensaram, mas foi um evento caótico e mais longo.
Explosões mais próximas de raios gama não têm tanto brilho, o que implica que os primeiros buracos negros podem ter se formado diferentemente dos da era moderna, disse Burrows. A diferença pode ser porque as primeiras estrelas foram mais massivas que as estrelas modernas. Ou poderia ser o resultado do ambiente do universo primordial quando as primeiras estrelas começaram a converter hidrogênio e hélio (criado no Big Bang) em elementos mais pesados.
O GRB 050904, de fato, mostra dicas de elementos pesados recém-cunhados, de acordo com dados de telescópios terrestres. Essa descoberta é o assunto de um segundo artigo da Nature por um grupo japonês liderado por Nobuyuki Kawai no Instituto de Tecnologia de Tóquio.
O GRB 050904 também exibiu dilatação do tempo, resultado da vasta expansão do universo durante os 13 bilhões de anos que levou a luz para nos alcançar na Terra. Essa dilatação faz com que a luz pareça muito mais vermelha do que quando foi emitida na rajada, e também altera nossa percepção do tempo em comparação com o relógio interno da rajada.
Esses fatores trabalharam a favor dos cientistas. A equipe da Penn State transformou os instrumentos de Swift na explosão cerca de 2 minutos após o início do evento. A explosão, no entanto, estava evoluindo como se estivesse em câmera lenta e levava apenas 23 segundos. Para que os cientistas pudessem ver a explosão muito cedo.
Apenas um outro objeto - um quasar - foi descoberto a uma distância maior. No entanto, enquanto os quasares são buracos negros supermassivos que contêm a massa de bilhões de estrelas, essa explosão vem de uma única estrela. A detecção do GRB 050904 confirma que estrelas massivas se misturavam aos quasares mais antigos. Também confirma que ainda mais explosões de estrelas distantes - talvez das primeiras estrelas, dizem os teóricos - podem ser estudadas através de uma combinação de observações com Swift e outros telescópios de classe mundial.
"Nós projetamos o Swift para procurar rajadas fracas vindas da borda do universo", disse Neil Gehrels, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, principal investigador do Swift. "Agora temos um e é fascinante. Pela primeira vez, podemos aprender sobre estrelas individuais desde o início dos tempos. Certamente há muito mais por aí.
O Swift foi lançado em novembro de 2004 e estava totalmente operacional em janeiro de 2005. O Swift possui três instrumentos principais: o Telescópio de Alerta de Ruptura, o Telescópio de Raios-X e o Telescópio Ultravioleta / Ótico. O detector de raios gama de Swift, o Telescópio de Alerta de Explosão, fornece a localização inicial rápida, foi construído principalmente pelo Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt e no Laboratório Nacional de Los Alamos, e foi construído no GSFC. O Telescópio de Raios-X e o Telescópio Óptico / UV da Swift foram desenvolvidos e construídos por equipes internacionais lideradas pela Penn State e se basearam fortemente na experiência de cada instituição com missões espaciais anteriores. O telescópio de raios X resultou da colaboração da Penn State com a Universidade de Leicester, na Inglaterra, e o Observatório Astronômico Brera, na Itália. O telescópio ultravioleta / óptico resultou da colaboração da Penn State com o Laboratório de Ciências Espaciais Mullard da University College-London. Esses três telescópios dão ao Swift a capacidade de fazer observações de acompanhamento quase imediatas da maioria das explosões de raios gama, porque o Swift pode girar tão rapidamente para apontar em direção à fonte do sinal de raios gama.
Fonte original: PSU News Release
