Uma rara colisão cósmica como um dos ‘moinhos de ouro’ do universo

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A explosão de luz extraordinariamente brilhante detectada por vários telescópios em dezembro de 2021 foi o resultado de uma rara explosão cósmica que criou uma riqueza de elementos pesados ​​como ouro e platina.

Essa explosão de raios gama, chamada GRB 211211A, durou cerca de um minuto. Explosões de raios gama são algumas das explosões mais poderosas e brilhantes do universo, e podem variar de alguns milissegundos a várias horas.

A duração da explosão indicou que foi causada por uma estrela massiva explodindo enquanto morria em uma supernova. Mas a precipitação da explosão de raios gama foi mais fraca e desapareceu mais rapidamente do que as das supernovas, e os astrônomos analisaram o evento espiando um excesso de luz infravermelha.

disse Wen Fei-fung, professor assistente de física e astronomia na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern University e primeiro autor e coautor de um dos quatro estudos publicados sobre o evento de quarta-feira na revista. astronomia natural.

“Imaginamos uma fonte em diferentes filtros para obter as informações de cor, o que nos ajuda a identificar a identidade da fonte. Nesse caso, os vermelhos predominaram e os azuis desbotaram mais rapidamente. Essa evolução de cores é uma marca registrada das kilonovas, e as kilonovas só podem vêm de fusões estelares.” nêutrons”.

Kilonovas são explosões massivas raras causadas por colisões catastróficas entre estrelas de nêutrons, os remanescentes incrivelmente densos de supernovas.E a Ou colisões entre estrelas de nêutrons e buracos negros.

Depois de determinar que uma quilonova criou luz infravermelha, os astrônomos ficaram ainda mais perplexos por uma explosão de raios gama Duração. As rajadas de raios gama dessas raras explosões foram observadas apenas por menos de 2 segundos, mas esse sinal durou pelo menos 1 minuto.

“Quando seguimos essa longa explosão de raios gama, esperávamos que isso levasse a evidências de colapso massivo de estrelas”, disse Fung. “Em vez disso, o que descobrimos foi muito diferente. Quando entrei no campo há 15 anos, ficou claro que longas explosões de raios gama vêm de colapsos maciços de estrelas. Essa descoberta inesperada não apenas marca uma grande mudança em nossa compreensão, mas também abre uma nova janela para descoberta.” Emocionante.”

Estrelas de nêutrons são objetos cósmicos compactos, então os pesquisadores nunca esperaram que contivessem matéria suficiente para criar uma explosão de raios gama que poderia durar cerca de um minuto.

A explosão ocorreu em uma galáxia Está a cerca de 1 bilhão de anos-luz da Terra. Desde que o evento ocorreu relativamente recentemente, em termos astronômicos, os astrônomos usaram vários telescópios para coletar detalhes sem precedentes.

“Descobrimos que este evento produziu cerca de 1.000 vezes a massa da Terra em elementos muito pesados. Dr. Matt Nichol, professor assistente da Universidade de Birmingham, no Reino Unido e co-autor de um dos astronomia natural Estudos em uma declaração.

As propriedades recém-observadas deste evento estão mudando a maneira como os astrônomos entendem as explosões de raios gama, ou GRBs.

disse Bing Zhang, professor de astrofísica na Universidade de Nevada, Las Vegas, e co-autor de um dos astronomia natural estudos, na situação atual. “Essa descoberta não apenas desafiou nossa compreensão das origens dos GRBs, mas também nos obriga a considerar um novo modelo de como alguns GRBs se formam”.

A equipe de Zhang acredita que a natureza única da explosão pode ter sido causada por uma possível colisão entre uma estrela de nêutrons e uma anã branca, ou do tamanho da Terra. Os remanescentes que aparecem quando estrelas de baixa massa morrem.

O evento também ajudou a esclarecer algumas dúvidas sobre a composição dos elementos mais pesados ​​do universo.

disse Jillian Rastingad, estudante de doutorado em astronomia na Northwestern e primeira autora de ONE astronomia natural estudos. “Mas as kilonovas são muito difíceis de notar e desaparecem muito rapidamente. Agora, sabemos que também podemos usar algumas rajadas de raios gama para procurar mais kilonovas.”

O Telescópio Espacial James Webb permitirá aos astrônomos procurar emissões de quilonovas usando espectroscopia ou medindo os diferentes comprimentos de onda da luz.

“Infelizmente, mesmo os melhores telescópios terrestres não são sensíveis o suficiente para realizar a espectroscopia”, disse Rastingad. “Usando[o telescópio Webb]conseguimos obter um espectro de uma kilonova. Essas linhas espectrais fornecem evidência direta de sua detecção dos elementos mais pesados.”