Desvendar o mistério das explosões de raios gama (GRBs) é uma história cheia de intrigas internacionais, reivindicações fantásticas, retrocessos sérios e melhorias incrementais em nossa compreensão da verdadeira natureza e implicações das forças mais energéticas e destrutivas do Universo. Novos resultados de uma equipe de cientistas que estuda as chamadas "explosões de raios gama escuros" firmemente encaixaram uma nova peça no quebra-cabeça do GRB. Esta pesquisa é apresentada em um artigo publicado na revista Astronomy & Astrophysics em 16 de dezembro de 2010.
A descoberta de GRBs foi um resultado inesperado do programa espacial americano e das forças armadas que controlam os russos para verificar o cumprimento de um tratado de proibição de testes nucleares da Guerra Fria. Para ter certeza de que os russos não estavam detonando armas nucleares do outro lado da Lua, a sonda Vela da década de 1960 foi equipada com detectores de raios gama. A Lua pode proteger a assinatura óbvia dos raios X do lado oposto, mas os raios gama penetrariam através da Lua e seriam detectáveis pelos satélites Vela.
Em 1965, tornou-se evidente que os eventos que acionaram os detectores, mas claramente não eram assinaturas de detonações nucleares, foram cuidadosamente e secretamente arquivados para estudos futuros. Em 1972, os astrônomos conseguiram deduzir as direções dos eventos com precisão suficiente para descartar o Sol e a Terra como fontes. Eles chegaram à conclusão de que esses eventos de raios gama eram "de origem cósmica". Em 1973, essa descoberta foi anunciada no Astrophysical Journal.
Isso criou bastante agitação na comunidade astronômica e dezenas de artigos sobre GRBs e suas causas começaram a aparecer na literatura. Inicialmente, a maioria hipotetizou que a origem desses eventos veio de dentro de nossa própria galáxia. O progresso foi dolorosamente lento até o lançamento em 1991 do Observatório Compton Gamma Ray. Este satélite forneceu dados cruciais indicando que a distribuição de GRBs não é enviesada em direção a nenhuma direção específica no espaço, como em direção ao plano galáctico ou ao centro da galáxia da Via Láctea. GRBs vieram de todos os lugares ao nosso redor. Eles são de origem "cósmica". Este foi um grande passo na direção certa, mas criou mais perguntas.
Durante décadas, os astrônomos procuraram uma contrapartida, qualquer objeto astronômico coincidente com uma explosão recentemente observada. Mas a falta de precisão na localização dos GRBs pelos instrumentos da época frustrou as tentativas de identificar as fontes dessas explosões cósmicas. Em 1997, o BeppoSAX detectou um GRB em raios-x logo após um evento e o brilho óptico após foi detectado 20 horas depois pelo Telescópio William Herschel. Imagens profundas foram capazes de identificar uma galáxia fraca e distante como hospedeira do GRB. Em um ano, a discussão sobre as distâncias para os GRBs terminou. Os GRBs ocorrem em galáxias extremamente distantes. Sua associação com supernovas e a morte de estrelas muito massivas também deu pistas sobre a natureza dos sistemas que produzem GRBs.
Não demorou muito tempo para que a corrida identificasse o pós-incandescência óptico dos GRBs e novos satélites ajudaram a identificar a localização desses pós-brilhos e suas galáxias hospedeiras. O satélite Swift, lançado em 2004, está equipado com um detector de raios gama muito sensível, bem como telescópios de raios X e ópticos, que podem ser rapidamente reduzidos para observar automaticamente as emissões pós-brilho após uma explosão, além de enviar notificações para uma rede de telescópios no chão para observações rápidas de acompanhamento.
Hoje, os astrônomos reconhecem duas classificações de GRBs, eventos de longa duração e eventos de curta duração. Explosões curtas de raios gama provavelmente são devidas à fusão de estrelas de nêutrons e não estão associadas a supernovas. Explosões de raios gama de longa duração (GRBs) são fundamentais para entender a física das explosões de GRB, o impacto dos GRBs em seu ambiente, bem como as implicações dos GRBs na formação inicial de estrelas e na história e destino do Universo.
Enquanto as radiografias pós-brilho são geralmente detectadas para cada GRB, algumas ainda se recusam a desistir de sua pós-luminosidade óptica. Originalmente, aqueles GRBs com raios-X, mas sem pós-brilho óptico, eram chamados de "GRBs escuros". A definição de “explosão de raios gama escura” foi refinada, adicionando um limite de tempo e brilho e calculando a produção total de energia do GRB.
Essa falta de assinatura óptica pode ter várias origens. O pós-brilho pode ter uma luminosidade intrinsecamente baixa. Em outras palavras, pode haver apenas GRBs brilhantes e fracos. Ou a energia óptica pode ser fortemente absorvida pelo material intermediário, localmente ao redor do GRB ou ao longo da linha de visão através da galáxia hospedeira. Outra possibilidade é que a luz esteja em um desvio para o vermelho tão alto que a cobertura e absorção pelo meio intergalático proibiriam a detecção na banda R freqüentemente usada para fazer essas detecções.
No novo estudo, os astrônomos combinaram dados do Swift com novas observações feitas usando o GROND, um instrumento de acompanhamento GRB dedicado ao telescópio MPG / ESO de 2,2 metros em La Silla, no Chile. O GROND é uma ferramenta excepcional para o estudo de pós-refluxo GRB. Ele pode observar uma explosão dentro de minutos após um alerta vindo do Swift, e tem a capacidade de observar através de sete filtros simultaneamente, cobrindo as partes visível e infravermelha próximo do espectro.
Ao combinar dados GROND obtidos através desses sete filtros com observações Swift, os astrônomos foram capazes de determinar com precisão a quantidade de luz emitida pelo brilho posterior em comprimentos de onda muito diferentes, desde raios X de alta energia até o infravermelho próximo. Eles então usaram esses dados para medir diretamente a quantidade de poeira obscurecida entre o GRB e os observadores na Terra. Felizmente, a equipe descobriu que os GRBs escuros não exigem explicações exóticas.
O que eles descobriram é que uma proporção significativa de explosões é reduzida para cerca de 60 a 80% de sua intensidade original, obscurecendo a poeira. Esse efeito é exagerado nas explosões muito distantes, permitindo que o observador veja apenas 30% a 50% da luz. Ao provar que é assim, esses astrônomos resolveram de maneira conclusiva o quebra-cabeça das sequelas ópticas ausentes. Explosões escuras de raios gama são simplesmente aquelas que tiveram sua luz visível completamente removida antes que ela chegasse até nós.
