NASA Goddard Space Flight Center / A. Simonnet, Sonoma State University
A explosão de raios gama conhecida como GRB 221009A é a maior explosão que os astrónomos alguma vez viram e podemos finalmente saber o que causou a explosão.
A explosão mais poderosa que os astrónomos alguma vez viram contém um sinal misterioso que se julgava impossível de existir.
Este sinal dá-nos a nossa primeira visão detalhada do interior de uma explosão de raios gama e sugere que estas envolvem a aniquilação de matéria e antimatéria.
As explosões de raios gama (GRBs) são as mais poderosas explosões de radiação no Universo e são geradas em explosões e colisões cósmicas. Os físicos suspeitam que os GRBs de maior energia provêm do colapso de estrelas e da formação de um buraco negro.
O buraco negro produz então um jato de material, movendo-se a uma velocidade próxima da velocidade da luz, que atravessa a estrela em colapso e emite explosões de radiação que podemos observar na Terra.
Mas, explica a New Scientist, a forma exacta como esta radiação é produzida, ou o que o jato pode conter, permanece desconhecida.
Grande parte deste mistério vem do espetro de luz que podemos ver. Ao contrário da luz que observamos de outros objetos no Universo, que contém picos distintos que nos podem dizer sobre os átomos específicos ou outra matéria que produziu esta explosão de energia, o espetro de luz das explosões de raios gama parece ser sempre suave e sem características.
Nos anos 90, os investigadores ficaram entusiasmados com a perspetiva de que alguns GRBs pareciam mostrar linhas distintas, mas após análises cuidadosas descobriram que se tratava de erros estatísticos e concluíram que os espectros dos GRBs não podiam ser pontiagudos.
Agora, Maria Ravasio, investigadora da Universidade de Radboud, nos Países Baixos, e os seus colegas descobriram que o GRB 221009A, descoberto em 2022 e apelidado de explosão mais brilhante desde o Big Bang, contém de facto um pico energético de cerca de 10 megaelectronvolts.
“A primeira vez que vi a linha, pensei que tinha feito algo errado“, diz Ravasio.
Mas depois de efetuar uma análise estatística detalhada e de excluir problemas com o instrumento de observação, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, Ravasio e os seus colegas concluíram que o pico no espetro era genuíno.
“Quando percebi que não se tratava de um erro, fiquei arrepiada, porque percebi que se tratava de algo enorme“, diz Ravasio.
Como quase todos os GRBs apresentam uma distribuição de energias semelhante, os astrónomos analisam as novas detecções de GRBs utilizando métodos de análise de dados que funcionam melhor com este padrão.
Mas Ravasio e a sua equipa utilizaram um método que permite a existência de picos, e descobriram que este se adaptava melhor aos dados. “Esta parte do espetro do GRB tem sido a mesma durante anos e ninguém a estava a analisar”, diz Ravasio.
“A energia do GRB 221009A permitiu-nos ver muito melhor essa parte do espetro”, realça Ravasio. Este pico aponta para um processo físico específico por detrás dos GRBs que não existe nos nossos melhores modelos.
Para se concentrarem no que poderá ser este processo, Ravasio e os colegas partiram do princípio de que não havia átomos completos no jato, devido à energia que este deve ter tido. Isto deixou uma explicação plausível: a aniquilação de electrões com os seus homólogos de antimatéria, os positrões.
Essa aniquilação produziria raios gama com um pico distinto de 511 kiloelectrão-volts. “Isto já nos diz a composição do jato, que é algo que não compreendemos desde os primeiros GRBs”, diz Ravasio.
O pico mais elevado de 10 MeV que os investigadores observaram deveu-se ao facto de o espetro de energia ter sido deslocado pelo jato em movimento rápido que produziu a radiação, à semelhança da sirene de uma ambulância que se desloca na nossa direção.
Esta diferença permitiu-lhes calcular a velocidade do jato que produziu a explosão, que viajava a 99,99% da velocidade da luz.
Encontrar um GRB com uma linha distintiva é “uma das maiores surpresas no nosso campo em mais de uma década”, diz Eric Burns, investigador da Universidade Estatal do Louisiana.
Burns, que ajudou a analisar os dados originais que levaram à descoberta do GRB221009A, estava a apresentar resultados numa conferência com colegas quando soube da descoberta de Ravasio.
“Nenhum de nós acreditava que o artigo pudesse estar correto“, diz Burns. Lemos o título e cada um de nós disse: “Isto está errado, é impossível que isto esteja correto”.
Mas a análise que Ravasio e os seus colegas fizeram parece estar correcta, diz Burns. “É bastante surpreendente. Isto escapou-nos completamente porque nem sequer o procurámos, porque estávamos absolutamente convencidos de que as explosões de raios gama não têm linhas”, diz Burns.
É possível que outros GRBs também tenham picos espectrais como este, que poderiam valer a pena procurar, mas é provável que só tenhamos visto este porque veio do GRB mais brilhante de todos os tempos, diz Burns.
