James Webb captura explosão 1 milhão de vezes mais brilhante que a Via Láctea

Fenômeno raro registrado em março foi o maior testemunhado por telescópios em mais de 50 anos de observações

 

O Telescópio Espacial James Webb e outros observatórios testemunharam uma enorme explosão no espaço que criou elementos químicos raros, alguns dos quais são necessários à vida.

A explosão, que ocorreu em 7 de março, foi a segunda explosão de raios gama mais brilhante já testemunhada por telescópios em mais de 50 anos de observações, mais de um milhão de vezes mais brilhante do que toda a Via Láctea combinada.

Explosões de raios gama são emissões curtas da forma de luz mais energética.

Esta explosão específica, chamada GRB 230307A, foi provavelmente criada quando duas estrelas de nêutrons – os restos incrivelmente densos de estrelas após uma supernova – se fundiram numa galáxia a cerca de 1 bilhão de anos-luz de distância.

Além de liberar a explosão de raios gama, a fusão criou uma quilonova, uma explosão rara que ocorre quando uma estrela de nêutrons se funde com outra estrela de nêutrons ou com um buraco negro, de acordo com um estudo publicado quarta-feira (25) na revista Nature.

“Há apenas um punhado de quilonovas conhecidas, e esta é a primeira vez que conseguimos observar as consequências de uma quilonova com o Telescópio Espacial James Webb”, disse o autor principal do estudo, Andrew Levan, professor de astrofísica na Universidade Radboud na Holanda.

Levan também fez parte da equipe que fez a primeira detecção de uma quilonova em 2013.

Além de Webb, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da Nasa, o Observatório Neil Gehrels Swift e o Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito observaram a explosão e rastrearam-na até à fusão da estrela de neutrões. Webb também foi usado para detectar a assinatura química do telúrio após a explosão.

O telúrio, um raro metaloide – elemento químico que não tem propriedades do metal mas que se assemelha a ele –, é usado para tingir vidro e cerâmica e desempenha um papel importante no processo de fabricação de CDs e DVDs regraváveis, segundo a Royal Society of Chemistry.

Os astrónomos esperam que outros elementos próximos do telúrio na tabela periódica, incluindo o iodo, que é necessário para grande parte da vida na Terra, estejam provavelmente presentes no material libertado pela quilonova.

“Pouco mais de 150 anos desde que Dmitri Mendeleev escreveu a tabela periódica dos elementos, estamos agora finalmente em condições de começar a preencher as últimas lacunas de compreensão de onde tudo foi feito, graças a Webb”, disse Levan.

Rastreando explosões estelares

Os astrônomos há muito acreditam que as fusões de estrelas de nêutrons são as fábricas celestiais que criam elementos raros, mais pesados ​​que o ferro. Mas tem sido difícil rastrear as evidências.

As quilonovas são eventos raros, o que as torna difíceis de observar. Mas os astrônomos procuram explosões curtas de raios gama, que duram apenas cerca de dois segundos, no máximo, como subprodutos reveladores dos escassos eventos.

O que foi incomum nessa explosão é que ela durou 3 minutos e 20 segundos segundos, tornando-se uma longa explosão de raios gama. Essas explosões prolongadas estão geralmente associadas a supernovas criadas quando estrelas massivas explodem.

“Esta explosão está na categoria longa. Não é perto da fronteira. Mas parece vir de uma estrela de nêutrons em fusão”, disse o coautor do estudo Eric Burns, professor assistente de física e astronomia na Louisiana State University, em comunicado.

Fermi detectou inicialmente a explosão de raios gama, e os astrônomos usaram observatórios terrestres e espaciais para rastrear as mudanças no brilho durante o rescaldo da explosão em raios gama, raios X, ondas de luz visíveis, infravermelhas e de rádio. As rápidas mudanças na luz visível e infravermelha sugeriram que se tratava de uma quilonova.

“Este tipo de explosão é muito rápida, com o material da explosão também se expandindo rapidamente”, disse o coautor do estudo Om Sharan Salafia, pesquisador do Observatório Astronômico Brera do Instituto Nacional de Astrofísica, na Itália, em um comunicado.

“À medida que toda a nuvem se expande, o material arrefece rapidamente e o pico da sua luz torna-se visível no infravermelho e torna-se mais vermelho em escalas de tempo de dias a semanas.”

A equipe também usou Webb para traçar a jornada das estrelas de nêutrons antes de explodirem.

Antigamente, eram duas estrelas massivas em um sistema binário que existia em uma galáxia espiral. Um dos pares explodiu como uma supernova, deixando para trás uma estrela de nêutrons, e então a mesma coisa aconteceu com a outra estrela.

Estes eventos explosivos lançaram as estrelas da sua galáxia e elas permaneceram como um par, viajando durante 120 mil anos-luz antes de se fundirem várias centenas de milhões de anos depois de terem sido ejetadas da sua casa.

Os astrônomos vêm tentando determinar como os elementos químicos são criados no universo há décadas.

A descoberta de mais quilonovas no futuro com telescópios sensíveis como o Webb e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, com lançamento previsto para 2027, poderia fornecer informações sobre quais elementos pesados ​​são criados e liberados pelas raras explosões.

Os pesquisadores também querem encontrar mais fusões que criem explosões de raios gama mais longas para determinar o que as impulsiona e se há alguma conexão com os elementos criados no processo.

O violento ciclo de vida das estrelas distribuiu os elementos encontrados na tabela periódica por todo o universo, incluindo aqueles necessários para a formação de vida na Terra.

A capacidade de estudar explosões estelares como as quilonovas nos últimos anos está a permitir aos cientistas responder a questões sobre a formação de elementos químicos, permitindo uma compreensão mais profunda de como o Universo evoluiu ao longo do tempo.

“Webb fornece um impulso fenomenal e pode encontrar elementos ainda mais pesados”, disse o coautor do estudo Ben Gompertz, professor assistente do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais e da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, em um comunicado.

“À medida que obtivermos observações mais frequentes, os modelos irão melhorar e o espectro poderá evoluir mais com o tempo”, disse Gompertz.

“Webb certamente abriu a porta para fazer muito mais, e suas habilidades serão completamente transformadoras para a nossa compreensão do Universo.”