Erupção de raios gama

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Luminescência visível de GRB 970508 observada um mês depois da detecção da erupção.

As erupções de raios gama (GRB Gamma Ray Burst em inglês) são os fenómenos mais luminosos que se conhecem no universo. Consistem em potentes flashes de raios gama que duram entre uns poucos segundos até várias horas. Estes flashes ocorrem aparentemente de forma aleatória no céu sem seguir uma distribuição concreta. Foram descobertos inicialmente pelos satélites encarregados de detectar explosões nucleares atmosféricas ou no espaço. Apesar da surpresa inicial, de seguida foi constatado que provinham de fora do sistema solar. Há que ter em conta que não haviam sido descobertos a partir da superfície da Terra porque a atmosfera absorve de maneira eficaz a radiação gama.

De seguida foi construído o Compton gamma ray observatory, no ano de 1991, com a finalidade de estudar estas manifestações a fundo. Este satélite levava um instrumento chamado BATSE (Burst and Transient Source Experiment), o qual detectava vários flashes por dia. Calculou-se que sua distribuição no espaço era isotrópica. Isto revelou que eram fenómenos extragalácticos, já que se ocorressem na Via Láctea, a sua distribuição não poderia ser uniforme porque o Sol está muito afastado do centro da galáxia.

Dada a sua intensidade e seu distanciamento, deduziu-se que deviam ser fenómenos muito potentes. Ao mesmo tempo, detectou-se que havia um mínimo de potência nos GRBs que correspondia a galáxias mais afastadas. Não os havia mais fracos porque tão longe no espaço, a esse tempo já não haveria galáxias. Os flashes que se detectavam eram de curta e larga duração: desde apenas umas fracções de segundo até dezenas de segundos ou mais. Mas durante muito tempo foi impossível caçar essas emissões com os telescópios ópticos convencionais, para observar sua possível correspondência no visível, quer devido à sua brevidade quer pela pobre resolução angular que tinham os detectores gama. Esta dificultade tecnológica impedia observar o espectro.

Para obviar esta dificuldade, foi lançado em 1997 o Beppo-Sax. Este satélite tinha, para além de detector gama, um par de câmeras mais precisas nos raios-X. Sabia-se que também emitiam nessa frequência e tratava-se de que uma vez detectada a fonte gama, essas câmeras davam o seu enfoque para essa zona do espaço para precisar melhor sua posição e poder transmitir as coordenadas celestes aos telescópios na Terra. Graças à coordenação entre o satélite e diversos observatórios terrestres, conseguiu-se por fim observá-los no espectro óptico. Via-se um ponto que logo desaparecia. Mas só isso era suficiente para observar os primeiros espectros e conseguiam-se distâncias baseadas no desvio para o vermelho. No primeiro que se observou-se um desvio Z=0,6. Comparando distâncias e intensidades luminosas, obtiveram-se valores de energia incríveis: 1055 - 1056 ergs, comparados com os 1053 ergs que emite uma supernova.

A hipótese para explicar semelhante fonte de energia foi a de que os flashes seriam emitidos num eixo estreito e bipolar não isotrópico. A energia total do duplo jorro de energia concentrada poderia não ser maior que os 1052 - 1053 ergs, ajustando-se assim de maneira melhor às ordens de magnitude dos fenómenos estelares. Mas esta solução apresentava um novo problema, já que, sendo dessa maneira, o lógico era pensar que se produziam muitas mais explosões de raios gama do que as que se observavam realmente. O mistério prosseguiu até que se detectou uma contrapartida óptica num flash situado numa galáxia próxima, à qual se associou uma supernova de tipo SNIb. Mas esta associação somente se havia observado para as erupções de larga duração, que pareceriam responder às especulativas hipernovas, fenómenos associados ao colapso de estrelas supermassivas em buracos negros.

No que diz respeito às erupções mais curtas, de menos de um segundo, poderiam estar associadas a objectos compactos pré-existentes, que teriam colidido. Estrela de neutrons chocando entre si ou contra buracos negros, por exemplo. Os modelos indicam que duas estrelas de neutrons que se precipitem uma sobre a outra formariam um buraco negro e de seguida emitiriam uma erupção de muito curta duração antes que alguma emissão pudesse escapar. No entanto, por azar e devido à sua brevidade, são muito difíceis de captar com um telescópio óptico, uma vez se tenha realizado o avistamento desde o espaço. A sincronia deveria ser perfeita e instantânea, algo que ainda não se logrou fazer por agora. Assim sendo, estas hipóteses são puras especulações.

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