As explosões de raios gama (GRBs) estão entre os eventos mais poderosos do universo, liberando mais energia em poucos segundos do que a maioria das estrelas libera durante toda a sua vida. Estes foram eventos misteriosos Identificado pela primeira vez em 1967 pelo satélite Vela da NASA, que foi construído para detectar testes nucleares secretos no Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL). UM Pesquisa recenteCientistas de Los Alamos analisaram duas GRBs de longo período e determinaram que foram causadas pelo colapso de estrelas de nêutrons para formar buracos negros (um evento de colapso).
Eles explicaram em sua pesquisa, que mostrou Cartas de diários astrofísicosEsses eventos de colapso liberam explosões massivas de raios gama no processo. Antes da análise, os cientistas presumiram que os dois eventos foram causados pela fusão de duas estrelas de nêutrons, conhecidos como eventos quilonova (explosões de energia associadas à formação de elementos pesados). As suas descobertas confirmam interpretações anteriores dos eventos e estão a forçar os astrónomos a reavaliar a forma como modelam estes eventos exóticos e energéticos.
Marco Ristic, pós-doutorado em Los Alamos e principal autor do estudo, explicou Comunicado de imprensa da LANL:
As explosões de raios gama são o produto de algumas das condições mais intensas e exóticas do Universo, onde se combinam densidades e temperaturas realmente elevadas, efeitos relativísticos e diferentes escalas de tempo. Através da nossa modelação e simulação destas duas peculiares explosões de raios gama de longo período, estamos a ganhar uma nova perspectiva sobre estes eventos extremos complexos e fascinantes.
Elementos raros como o ouro podem ser criados quando duas estrelas de nêutrons colidem. Crédito: Dana Berry/Skyworks Digital, Inc.
Os eventos, chamados GRB 211211A e GRB 20307A, foram detectados pelo Fermi Gamma-ray Burst Monitor da NASA em 2021 e 2023, respectivamente. Usando conjuntos de dados da NASA, a equipe modelou os eventos em laboratório Supercomputador HPE Cray X “Chicoma” Compreender melhor a criação de quilonovas por nucleossíntese e a resultante formação de elementos pesados. Num estudo anterior, a equipa propôs uma nova abordagem para este processo em que os colapsadores produzem elementos pesados a partir do ferro (ouro, chumbo, urânio, etc.) através da rápida captura de neutrões.
Os seus resultados previram uma composição de material sem elementos muito pesados, que era quase idêntica às observações do GRB. Isto é consistente com uma explicação importante dos GRBs: que eles ocorrem de duas maneiras: rajadas de curta duração (menos de 2 segundos) e rajadas de longa duração (maiores de 2 segundos). Enquanto se acredita que o primeiro resulte de fusões de estrelas de nêutrons, o segundo parece ter origem no colapso. O físico teórico de Los Alamos e coautor do estudo, Matthew Mumpower, disse:
O que aprendemos é que, ao contrário das interpretações contemporâneas, a quilonova apresentada com estas explosões de raios gama de longa duração não implica inerentemente a síntese de ouro, embora um componente vermelho esteja normalmente associado à produção de lantanídeos. Este trabalho produz uma explicação simples, exigindo apenas um modelo de componente único, o que sugere que as quilonovas são mais diversas e difíceis de explicar do que pensávamos no passado.
Observações futuras que incluam a detecção de ondas gravitacionais (GW) permitirão aos astrofísicos compreender melhor as origens cósmicas das quilonovas e dos seus GRBs relacionados.
Leitura adicional: Laboratório Nacional de Los Alamos, Cartas de diários astrofísicos
