p Durante 10 anos, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA examinou o céu em busca de explosões de raios gama (GRBs), as explosões mais luminosas do universo. Um novo catálogo das explosões de mais alta energia fornece aos cientistas novas percepções sobre como elas funcionam. p "Cada explosão é de alguma forma única, "disse Magnus Axelsson, um astrofísico na Universidade de Estocolmo, na Suécia. "É apenas quando podemos estudar grandes amostras, como neste catálogo, que comecemos a entender os recursos comuns dos GRBs. Isso, por sua vez, nos dá pistas sobre os mecanismos físicos em funcionamento. "

p O catálogo foi publicado na edição de 13 de junho de The Astrophysical Journal e agora está disponível online. Mais de 120 autores contribuíram para o artigo, liderado por Axelsson, Elisabetta Bissaldi, do Instituto Nacional de Física Nuclear e da Universidade Politécnica de Bari, Itália, e Nicola Omodei e Giacomo Vianello, da Stanford University, na Califórnia.

p GRBs emitem raios gama, a forma de luz de mais alta energia. A maioria dos GRBs ocorre quando alguns tipos de estrelas massivas ficam sem combustível e colapsam para criar novos buracos negros. Outros acontecem quando duas estrelas de nêutrons, sobras superdensas de explosões estelares, fundir. Ambos os tipos de eventos cataclísmicos criam jatos de partículas que se movem perto da velocidade da luz. Os raios gama são produzidos em colisões de material em movimento rápido dentro dos jatos e quando os jatos interagem com o ambiente ao redor da estrela.

p Os astrônomos podem distinguir as duas classes GRB pela duração de seus raios gama de baixa energia. Rajadas curtas de fusões de estrelas de nêutrons duram menos de 2 segundos, enquanto rajadas longas geralmente continuam por um minuto ou mais. O novo catálogo, que inclui 17 rajadas curtas e 169 longas, descreve 186 eventos vistos pelo Telescópio de Grande Área de Fermi (LAT) nos últimos 10 anos.

p Fermi observa essas explosões poderosas usando dois instrumentos. O LAT vê cerca de um quinto do céu a qualquer momento e registra os raios gama com energias acima de 30 milhões de elétron-volts (MeV) - milhões de vezes a energia da luz visível. O Gamma-ray Burst Monitor (GBM) vê todo o céu que não está bloqueado pela Terra e detecta emissão de energia mais baixa. Tudo dito, o GBM detectou mais de 2, 300 GRBs até agora.

p Abaixo está uma amostra de cinco eventos intrigantes e que estabeleceram recordes do catálogo LAT que ajudaram os cientistas a aprender mais sobre GRBs.

p 1. GRB 081102B

p O curto burst 081102B, que ocorreu na constelação de Boötes em 2 de novembro, 2008, é o GRB mais breve detectado por LAT, durando apenas um décimo de segundo. Embora esta explosão tenha aparecido no primeiro ano de observações de Fermi, não foi incluído em uma versão anterior da coleção publicada em 2013.

p "O primeiro catálogo LAT identificou apenas 35 GRBs, "Bissaldi disse." Graças às técnicas aprimoradas de análise de dados, fomos capazes de confirmar algumas das observações marginais nessa amostra, além de identificar cinco vezes mais bursts para o novo catálogo. "

p 2. GRB 160623A

p Explosão de longa duração 160623A, avistado em 23 de junho, 2016, na constelação de Cygnus, continuou brilhando por quase 10 horas com energias LAT - a explosão mais longa do catálogo. Mas nas energias mais baixas registradas pelo instrumento GBM de Fermi, ele foi detectado por apenas 107 segundos. Esta grande diferença entre os instrumentos confirma uma tendência sugerida no primeiro catálogo LAT. Para rajadas longas e curtas, a emissão de raios gama de alta energia dura mais do que a emissão de baixa energia e acontece mais tarde.

p 3. GRB 130427A

p O raio gama individual de mais alta energia detectado pelo LAT de Fermi atingiu 94 bilhões de elétron-volts (GeV) e viajou 3,8 bilhões de anos-luz da constelação de Leo. Foi emitido por 130427A, que também detém o recorde de mais raios gama - 17 - com energias acima de 10 GeV.

p Um modelo popular propôs que partículas carregadas no jato, movendo-se quase na velocidade da luz, encontrar uma onda de choque e de repente mudar de direção, emitindo raios gama como resultado. Mas este modelo não pode levar em conta a luz recorde desta explosão, forçando os cientistas a repensar suas teorias.

p As descobertas originais em 130427A mostram que o instrumento LAT rastreou sua emissão pelo dobro do tempo indicado no catálogo. Devido ao grande tamanho da amostra, a equipe adotou a mesma análise padronizada para todos os GRBs, resultando em números ligeiramente diferentes dos relatados no estudo anterior.

p 4. GRB 080916C

p O GRB mais distante conhecido ocorreu a 12,2 bilhões de anos-luz de distância na constelação de Carina. Chamado 080916C, pesquisadores calculam que a explosão continha a potência de 9, 000 supernovas.

p Telescópios podem observar GRBs a grandes distâncias porque são muito brilhantes, mas é difícil apontar a distância exata. As distâncias são conhecidas apenas para 34 dos 186 eventos do novo catálogo.

p 5. GRB 090510

p A distância conhecida até 090510 ajudou a testar a teoria de Einstein de que a estrutura do espaço-tempo é suave e contínua. Fermi detectou um raio gama de alta e baixa energia quase no mesmo instante. Tendo viajado a mesma distância no mesmo período de tempo, eles mostraram que toda luz, não importa sua energia, move-se na mesma velocidade através do vácuo do espaço.

p "A emissão total de raios gama de 090510 durou menos de 3 minutos, no entanto, permitiu-nos sondar esta questão fundamental sobre a física do nosso cosmos, "Omodei disse." GRBs são realmente um dos eventos astronômicos mais espetaculares que testemunhamos. "

p O que está a faltar?

p GRB 170817A marcou a primeira luz do tempo e ondulações no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais, foram detectados a partir da fusão de duas estrelas de nêutrons. O evento foi capturado pelo Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), o interferômetro de Virgem e o instrumento GBM de Fermi, mas não foi observado pelo LAT porque o instrumento foi desligado quando a espaçonave passou por uma região da órbita de Fermi onde a atividade das partículas é alta.

p "Agora que LIGO e Virgo começaram outro período de observação, a comunidade astrofísica estará à procura de mais GRB conjuntos e eventos de ondas gravitacionais ", disse Judy Racusin, um co-autor e cientista adjunto do projeto Fermi no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Este catálogo foi um esforço monumental de equipe, e o resultado nos ajuda a aprender sobre a população desses eventos e nos prepara para mergulhar em descobertas inovadoras no futuro. "

p O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray é uma parceria de astrofísica e física de partículas administrada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Fermi foi desenvolvido em colaboração com o Departamento de Energia dos EUA, com contribuições importantes de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.