Cientistas revelam a origem da explosão mais potente do Universo

O espaço, povoado por um número inimaginável de galáxias e estrelas, parece um lugar tranquilo. Mas é abalado por fenómenos espetaculares que libertam incríveis quantidades de energia.

Por exemplo, uma explosão de supernova pode ser 30 vezes mais brilhante que uma galáxia inteira durante vários dias. As longas explosões de raios gama, os fenómenos eletromagnéticos mais poderosos que observamos, libertam num segundo toda a energia que o Sol produzirá nos seus nove mil milhões de anos de vida.

Portanto, não é de surpreender que, se um desses eventos ocorresse na Via Láctea e fosse orientado para a Terra, terminasse com toda a vida.

Esses surtos foram descobertos em 1967, mas a origem é um mistério. O que pode libertar estas quantidades de energia em tão pouco tempo? O que podemos aprender sobre o assunto quando descobrimos?

A explicação mais plausível é que vêm da implosão de grandes estrelas, quando geram as supernovas super brilhantes. É difícil saber com acontece, porque os eventos são raros e há poucos para cada galáxia a cada milhão de anos.

Um estudo publicado na Nature Communications, e preparado por investigadores da RIKEN (Japão), concluiu que as longas explosões originam-se em jatos, isto é, em torrentes de partículas aceleradas até quase chegarem ao velocidade da luz, gerada pela morte de estrelas massivas.

“Embora tenhamos elucidado a origem dos fotões – a partir destes surtos – ainda há questões não resolvidas sobre como os jatos se originam em estrelas em colapso”, disse Hirotaka Ito, primeiro autor do estudo, em um comunicado, citado pela ABC. No entanto, continuou: “Os nossos cálculos devem fornecer uma maneira valiosa de explorar o mecanismo fundamental por trás desses eventos extremamente poderosos”.

Os investigadores têm procurado descobrir como estes surtos se formam há décadas. O que há lá fora que seja capaz de acelerar as partículas até esses níveis, de modo que cruzem o espaço entre as galáxias como se nada fosse. Nesse caso, os dados e um trio de supercomputadores conseguiram encontrar uma resposta.

A equipa de Ito concentrou-se na verificação do funcionamento do modelo de “emissão atmosférica atmosférica”, um dos que apresentou mais documentação para explicar os mecanismos de geração dos GRBs. De acordo com este modelo, à medida que um jato estelar se expande e perde densidade, torna-se mais fácil para os fotões escaparem para o espaço.

Tudo é baseado na “relação Yonetoku”, uma associação que existe entre o espectro e a luminosidade dos GRBs. Isso não só ajuda a explicar o mecanismo de emissão de fotões com precisão, mas também permite que esses fenómenos seja “velas padrão”, objetos astrofísicos como estrelas variáveis ​​Cefeidas ou supernovas cuja luz e propriedades são tão estáveis ​​que nos permitem saber até que ponto estão e calcular distâncias no espaço.

Se este modelo estiver correto, os GRBs seriam um novo farol para sondar as profundezas do Universo. Além de aprender mais sobre a sua evolução e sobre os mistérios permanentes da energia e da matéria das trevas.

Para verificar a validade do modelo e da relação da Yonetoku, os cientistas recorreram a sofisticadas simulações hidrodinâmicas em três dimensões. Assim, desenharam cálculos de transferência de energia e estimaram a libertação de radiação da fotosfera dos jatos, a partir da explosão em volta de estrelas em colapso.

O modelo permitiu descrever o observado e mostrou que a relação de Yonetoku pode ser entendida como um efeito natural dos eventos que ocorrem dentro do jato. Para Hirotaka Ito, isto “sugere fortemente que a emissão fotossesférica é o mecanismo de emissão de GRBs”. Graças a isso, as poderosas explosões poderiam agora ser outra das ferramentas dos astrónomos para entrar na escuridão do desconhecido.