Renderização de um artista do satélite Swift capturando uma explosão de raios gama. Crédito:NASA / Spectrum Astro
Às 22h49, horário da Austrália Ocidental, em 2 de fevereiro deste ano, raios gama cósmicos atingiram o satélite da NASA, Rápido, orbitando a Terra.
Poucos segundos após a detecção, um alerta foi enviado automaticamente ao Telescópio Zadko da Universidade de WA. Ele entrou em ação robótica, tirando imagens da localização do céu na constelação de Ophiuchus.
O que emergiu da escuridão, onde nada foi visto antes, foi um "transiente óptico" de brilho rápido, que é algo visível no céu por um breve período de tempo.
O evento, chamado GRB170202, foi uma explosão de raios gama (GRB) muito enérgica. Depois de menos de um minuto, os raios gama desligados, e o GRB apareceu como um farol óptico que se iluminava e desaparecia.
O Telescópio Zadko registrou toda a evolução da explosão óptica. Durante sua maior explosão, GRB170202 era equivalente em brilho a milhões de estrelas brilhando juntas no mesmo local.
Cerca de 9 horas 42 minutos após o GRB, o Very Large Telescope no Chile adquiriu o espectro da luz do pós-luminescência óptica.
Isso permitiu que uma distância para a explosão fosse medida:cerca de 12 bilhões de anos-luz. O universo se expandiu para quatro vezes o tamanho que tinha então, 12 bilhões de anos atrás, o tempo que a luz levou para chegar à Terra.
GRB170202 estava tão longe, mesmo sua galáxia hospedeira não era visível, apenas escuridão. Como o GRB era temporário, para nunca mais ser visto, é como acender uma luz em uma sala escura (a galáxia hospedeira) e tentar registrar os detalhes na sala antes que a luz se apague.
Mistério da explosão de raios gama
O flash da radiação gama e o transiente óptico subsequente é a assinatura reveladora do nascimento de um buraco negro a partir do colapso cataclísmico de uma estrela.
Esses eventos são raros e requerem algumas circunstâncias especiais, incluindo uma estrela muito massiva com dezenas de massas solares (a massa do nosso Sol) girando rapidamente com um forte campo magnético.
Esses ingredientes são cruciais para lançar dois jatos que perfuram a estrela em colapso para produzir a explosão de raios gama (ver animação)
O análogo mais próximo (e melhor compreendido como transiente) de um GRB é a explosão de uma supernova de uma estrela em colapso. Na verdade, alguns GRBs relativamente próximos revelam evidências de uma supernova energética ligada ao evento.
Simulações mostram que a maioria das estrelas em colapso não tem energia suficiente para produzir um jato GRB, um cenário denominado de "falha ao iniciar". Tanto a observação quanto a teoria mostram que GRBs são extremamente raros quando comparados à ocorrência de supernovas.
As estrelas que produzem GRBs nascem e morrem dentro de algumas dezenas a centenas de milhares de anos, ao contrário do nosso sol, que existe há bilhões de anos.
Isso ocorre porque estrelas muito massivas exaurem seu combustível muito rapidamente, e sofrer um colapso gravitacional violento levando a um buraco negro, na escala de tempo de segundos.
Curva de luz do telescópio Zadko de GRB170202, mostrando a explosão em evolução e o subsequente desbotamento do pós-luminescência ótico de segundos a horas após a emissão de raios gama. Crédito:Alain Klotz (colaboração Zadko)
Uma infinidade de buracos negros desonestos
As taxas de formação de buracos negros em todo o universo podem ser inferidas a partir da taxa GRB. Com base na taxa de GRB observada, deve haver milhares de nascimentos em buracos negros ocorrendo a cada dia em todo o universo.
Então, qual é o destino desses monstros cósmicos? A maioria estará à espreita em suas galáxias hospedeiras, ocasionalmente devorando estrelas e planetas.
Outros estarão em uma dança da morte gravitacional com outros buracos negros até que eles se fundam em um único buraco negro com uma explosão de ondas gravitacionais (GWs), como a primeira descoberta de tal evento pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Uma nova era
Na fronteira do entendimento da formação de buracos negros está a busca por um tipo especial de GRB que marca a fusão (colisão) de duas estrelas de nêutrons.
Os chamados "GRBs curtos" são flashes de radiação gama que duram menos de um segundo e podem ser a "arma fumegante" para fusões de estrelas de nêutrons.
Mais importante, estrelas de nêutrons em fusão devem ser detectadas a partir de sua radiação gravitacional pelo LIGO. Portanto, uma detecção coincidente em raios gama, ondas óticas e gravitacionais são uma possibilidade real.
Esta seria uma descoberta monumental, permitindo uma visão sem precedentes da física da formação de buracos negros. A revolução é como ouvir rádio em um receptor dos anos 1920 e depois assistir a um filme moderno com som surround de alta definição.
Desafios futuros
Dada a taxa acima de milhares de buracos negros criados por dia, parece que a detecção coincidente de GRBs e ondas gravitacionais é um acéfalo.
Mas, na realidade, devemos levar em consideração a sensibilidade limitada de todos os telescópios (e detectores). Isso reduz a taxa de observação potencial para algumas dezenas por ano. Isso é alto o suficiente para inspirar uma corrida global para procurar as primeiras fontes de ondas gravitacionais coincidentes com as contrapartes eletromagnéticas.
A tarefa é extremamente difícil porque os observatórios de ondas gravitacionais não conseguem identificar muito bem a localização da fonte. Para combater isso, uma estratégia de busca de ondas gravitacionais coincidentes e detecções eletromagnéticas no tempo pode ser a melhor aposta.
A missão do recentemente fundado Centro de Excelência OzGrav do ARC é compreender a física extrema dos buracos negros.
Um dos objetivos é pesquisar ópticos, rádio e contrapartes de alta energia coincidentes com ondas gravitacionais da criação de buracos negros. A Austrália está preparada para desempenhar um papel significativo nesta nova era de "astronomia de multimensageiros".
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original. 
