Existem essencialmente duas classes principais de galáxias no Universo observável. Por um lado, as galáxias elípticas pobres em nuvens de gás e poeira e onde a formação de novas estrelas é quase ausente. Por outro lado, galáxias espirais, como a nossa Via Lácteaque contêm berçários de estrelas nos braços espirais imersos nos discos dessas galáxias.
O astrofísicos As armas nucleares conseguiram, após a Segunda Guerra Mundial, desvendar em grande parte o segredo da origem dos núcleos de átomos usando o mecânica quântica. Mas eles tiveram que resolver um certo número de quebra-cabeças, alguns dos quais ainda exigem algum trabalho. Vemos um exemplo disso num comunicado de imprensa do NASA que acompanha uma publicação em As cartas do jornal astrofísico e que pode ser encontrado gratuitamente em arXiv.
Trata-se de dois enigmas, que na realidade são um só. Existe o que poderíamos chamar de enigma da assusta “órfãos” gama e o da presença de concentrações de matéria rico em núcleos de ouro e platina fora das galáxias, enquanto a teoria da nucleossíntese estelar nos diz que esses núcleos devem estar associados a estrelas em galáxias e, mais especificamente, a colisões de estrelas de nêutrons. Ocorre então, como será explicado com mais detalhes posteriormente neste artigo, tanto explosões curtas de raios gama quanto quilonovas.
O que é uma estrela de nêutrons? Qual é a diferença entre essas estrelas e o nosso Sol? Roland Lehoucq, astrofísico do CEA, explica-nos que as estrelas de neutrões irradiam muito pouca luz visível, ao contrário do nosso Sol. Além disso, as estrelas de nêutrons têm tamanhos muito menores que os do Sol: uma estrela de nêutrons tem um diâmetro entre 10 e 15 quilômetros, em comparação com 1,4 milhão de quilômetros do Sol. São também objetos compactos que contêm uma quantidade significativa de matéria em um volume muito pequeno. O estudo destas estrelas permite-nos testar as teorias da física nuclear numa escala diferente. © CEA Pesquisa
As explosões de raios gama não são órfãs!
A descoberta anunciada hoje baseia-se em observações de uma explosão de raios gama, uma fonte transitória e muito poderosa de radiação. raios gama em primeiro lugar, mas também raios Xocorreu a uma distância de 4,7 bilhõesanos-luz. Chamado de GRB 230906A, ocorreu, como o próprio nome sugere, em 6 de setembro de 2023 para observadores do Sistema Solar.
Na verdade, estes são antes de tudo telescópios gama Fermi e Rápido que alertou o astrônomos da noosfera e depois usando as observações de dois outros telescópios no espaço, Chandra para raios X e Hubble no visível e em torno do visível, que a posição precisa na abóbada celeste de GRB 230906A foi determinada.
Os astrônomos compreenderam então com espanto que a curta explosão de raios gama estava localizada em um galáxia anãele próprio imerso numa corrente de gás e estrelas com cerca de 600.000 anos-luz de comprimento – uma corrente em si claramente produzida como uma cauda de maré gravitacional por uma colisão de duas galáxias!
Duas ilustrações artísticas – uma no painel principal e outra no canto inferior esquerdo – retratam o que os astrônomos acreditam ser o evento conhecido como GRB 230906A. Os dados do Chandra, mostrados no canto superior esquerdo da ilustração, permitiram aos pesquisadores localizar o GRB. A pequena galáxia que acolheu esta colisão de estrelas de neutrões está localizada a cerca de 4,7 mil milhões de anos-luz de distância, num fluxo de gás que se estende por cerca de 600.000 anos-luz. (Para referência, a nossa galáxia, a Via Láctea, tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro.) Esta corrente provavelmente se formou quando um grupo de galáxias colidiu há centenas de milhões de anos. Este evento arrancou gás e poeira das galáxias e os jogou no espaço intergaláctico. A ilustração principal mostra membros do grupo de galáxias em amarelo e laranja, e correntes de maré ao redor das galáxias em azul. © raios X: NASA, CXC, Penn State Univ./S. Dichiara; RI: NASA, ESA, STScI; Ilustração: ERC BHianca 2026, Fortuna e Dichiara, CC BY-NC-SA 4.0; Processamento de imagem: NASA, CXC, SAO, P. Edmonds
Eleonora Troja, coautora do estudo e pesquisadora da Universidade de Roma, na Itália, explica no comunicado da NASA que “ descobrimos uma colisão dentro de uma colisão. A colisão destas galáxias desencadeou uma aceno de formação estelar que, ao longo de centenas de milhões de anos, levou ao nascimento e à colisão destes estrelas de nêutrons “.
Brendan O’Connor, coautor do estudo e pós-doutorado McWilliams na Carnegie Mellon University, afirma que “ A localização ultraprecisa dos raios X do Chandra tornou este estudo possível. Sem ele, não teríamos sido capazes de associar a explosão a uma fonte precisa. E uma vez que Chandra nos disse exatamente onde procurar, a extraordinária sensibilidade de Hubble revelou a pequena e extremamente fraca galáxia que estava lá. Só conseguimos fazer essa descoberta depois de juntar todas as peças do quebra-cabeça “.
De todas estas observações podemos deduzir o seguinte cenário, que resolve os dois enigmas anteriormente mencionados.
Cada vez que detectamos uma explosão órfã de raios gama, aparentemente no espaço intergaláctico, provavelmente a detectamos quando ocorreu em uma galáxia muito pequena e, portanto, muito fraca para ser visível sem um telescópio do tipo calibre do Hubble. A galáxia em questão foi o produto da condensação estrelas e gás em uma cauda de maré arrancada de uma grande galáxia colidindo com outra.
Sabemos que as colisões de galáxias ocorreram frequentemente no cosmos observável, de modo que muitas colisões de estrelas de nêutrons produtoras de platina e ouro devem ter ocorrido novamente, aparentemente no meio intergaláctico, mas na realidade em galáxias anãs de maré.
Tudo sobre explosões de raios gama e síntese de ouro!
Recorde-se que foi no final da década de 1960 que os satélites militares entraram em funcionamento órbita pelos Estados Unidos fizeram a descoberta de explosões de raios gama, em inglês explosões de raios gama ou GRB. Esses satélites tinham a missão de detectar explosões nucleares proibidas dentro ou fora doatmosfera. Mas rapidamente, os cientistas responsáveis pelos satélites Vela compreenderam que estes eventos eram cósmicos e não de origem humana. Anos mais tarde, a sua descoberta foi desclassificada, deixando a comunidade astrofísica perplexa.
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Explosão gama: um poder colossal no Universo
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Na verdade, como Futuro explicamos em um artigo anterior cujo conteúdo reproduzimos parcialmente, oenergia lançado foi colossal, incompreensível… até o momento em que alguém sugeriu admitir que esses GRBs não eram transmissões de radiação gama numa espécie de esfera de luz, mas em jatos focados. A energia libertada foi muito menor, embora ainda gigantesca, mas desta vez compreensível no contexto doastrofísica conhecido.
Percebemos também que poderíamos dividir os GRBs em duas classes: os curtos, que duram menos de dois segundos, e os longos, que geralmente duram cerca de dez segundos. No primeiro caso, estas foram provavelmente colisões de estrelas de nêutrons, dando origem ao que posteriormente foi chamado de quilonovas, explosões mais fortes que novaemas mais fraco que supernovas.
Lembremos também que a astrofísica americana de origem britânica Margaret Burbidge, o seu marido Geoffrey Burbidge, o Prémio Nobel físico William Fowler e o cosmólogo Fred Hoyle publicaram um importante artigo em 1957, que apresentava nada menos do que a receita do Universo para fazer elementos químicos nas estrelas. Desde então, o artigo tornou-se famoso entre os astrofísicos nucleares, sob o nome de B2FH após as iniciais de seus autores.
O próprio Hubert Reeves ajudou a resolver certos enigmas relativos à origem dos elementos leves que o artigo B2FH deixou sem solução. Havia outra, a da origem detalhada dos elementos mais pesados que ferrocomo ouro e platina, cuja produção durante as explosões de supernovas não foi responsável pelas abundâncias observadas. Desde então, tivemos ideias.
A saga da detecção de GW170817. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês devem aparecer. Em seguida, clique na porca à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Ciência versus Cinema
Kilonovae, gama e fontes gravitacionais
Bastava envolver intensos bombardeios de fluxos de nêutrons sobre núcleos de ferro que, ao capturá-los e através de reações de decaimento radioativo beta dando prótonstornou possível obter elementos tão pesados quantourânio e diversos isótoposnovamente além daqueles de ferro. Estamos falando da adição de nêutrons por um processo rápido (processo, em inglês), mas esse processo pode ser lento (processoé como lento).
Como produzir esse fluxo de nêutrons? Precisamente com colisões de estrelas de nêutrons, que deveriam dar origem ao que chamamos de quilonovas, não tão poderosas quanto as supernovas. Kilonovae também emiteondas gravitacionais e normalmente aparecendo na forma de explosões gama curtas, estas pisca de fótons gama incrivelmente poderosa.
Na verdade, em 17 de agosto de 2017, um explosões de raios gama (GRB, em inglês), denominado SGRB170817A, foi de fato detectado e localizado na abóbada celeste em associação com a fonte de ondas gravitacionais detectadas pelo Ligo E Virgem : GW170817.
O sinal gravitacional e outros na banda eletromagnética confirmaram que se tratava de uma colisão de estrela de nêutrons acompanhada pelo fenômeno quilonova. Neste caso, estima-se que cerca de 100 vezes o massa da Terra em núcleos de ouro teriam sido sintetizados pelo prodigioso fluxo de nêutrons liberados.
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Uma explosão colossal de raios gama surpreende os astrônomos; durou horas em vez de alguns minutos!
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