Uma equipe internacional de astrônomos descobriu que certas explosões curtas de raios gama (GRBs) não se originaram como náufragos na vastidão do espaço intergaláctico como apareceram inicialmente. Um estudo multi-observatório mais profundo descobriu que esses GRBs aparentemente isolados realmente ocorreram em galáxias notavelmente distantes – e, portanto, fracas – até 10 bilhões de anos-luz de distância.
Esta descoberta sugere que GRBs curtos, que se formam durante as colisões de estrelas de nêutrons, podem ter sido mais comuns no passado do que o esperado. Como as fusões de estrelas de nêutrons forjam elementos pesados, incluindo ouro e platina, o universo também pode ter sido semeado com metais preciosos antes do esperado.

O estudo foi aceito para publicação no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível em formato de pré-impressão no arXiv.org.

"Muitos GRBs curtos são encontrados em galáxias brilhantes relativamente próximas de nós, mas alguns deles parecem não ter um lar galáctico correspondente", disse Brendan O'Connor, principal autor do estudo e astrônomo da Universidade de Maryland e da Universidade George. Universidade de Washington. “Ao identificar de onde os GRBs curtos se originam, fomos capazes de vasculhar os dados de vários observatórios para encontrar o brilho fraco de galáxias que estavam simplesmente muito distantes para serem reconhecidas antes”.

Metodologia

Essa investigação cósmica exigiu o poder combinado de alguns dos telescópios mais poderosos da Terra e do espaço, incluindo dois Observatórios Maunakea no Havaí-W. Observatório M. Keck e telescópio Gemini North – bem como o telescópio Gemini South no Chile. Os dois telescópios Gemini compreendem o Observatório Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF. Outros observatórios envolvidos nesta pesquisa incluem o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, o Telescópio Lowell Discovery no Arizona, o Gran Telescopio Canarias na Espanha e o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul no Chile.

Os pesquisadores começaram sua busca revisando dados de 120 GRBs capturados por dois instrumentos a bordo do Observatório Swift Neil Gehrels da NASA:o Telescópio de Alerta de Explosão de Swift, que sinalizou que uma explosão havia sido detectada; e o Telescópio de Raios-X de Swift, que identificou a localização geral do brilho residual de raios-X do GRB. Estudos adicionais de brilho posterior feitos com o Observatório Lowell identificaram com mais precisão a localização dos GRBs.

Os estudos de pós-brilho descobriram que 43 dos GRBs curtos não estavam associados a nenhuma galáxia conhecida e apareceram no espaço comparativamente vazio entre as galáxias.

"Esses GRBs sem host apresentaram um mistério intrigante e os astrônomos propuseram duas explicações para sua existência aparentemente isolada", disse O'Connor.

Uma hipótese era que as estrelas de nêutrons progenitoras se formaram como um par binário dentro de uma galáxia distante, se juntaram no espaço intergaláctico e, eventualmente, se fundiram bilhões de anos depois. A outra hipótese era que as estrelas de nêutrons se fundiram a muitos bilhões de anos-luz de distância em suas galáxias, que agora parecem extremamente fracas devido à sua grande distância da Terra.

"Sentimos que este segundo cenário era o mais plausível para explicar uma grande fração de eventos sem host", disse O'Connor. “Usamos os telescópios mais poderosos da Terra para coletar imagens profundas dos locais de GRB e descobrimos galáxias invisíveis de 8 a 10 bilhões de anos-luz de distância da Terra”.

Para fazer essas detecções, os astrônomos utilizaram uma variedade de instrumentos ópticos e infravermelhos, incluindo o espectrômetro de imagem de baixa resolução do Observatório Keck (LRIS) e o espectrógrafo de múltiplos objetos para exploração de infravermelho (MOSFIRE), bem como o espectrógrafo de múltiplos objetos Gemini montado em ambos. Gêmeos Norte e Gêmeos Sul.

O que vem a seguir

Esse resultado pode ajudar os astrônomos a entender melhor a evolução química do universo. A fusão de estrelas de nêutrons desencadeia uma série de reações nucleares em cascata que são necessárias para produzir metais pesados, como ouro, platina e tório. Recuar a escala de tempo cósmica nas fusões de estrelas de nêutrons significa que o universo jovem era muito mais rico em elementos pesados ​​do que se sabia anteriormente.

"Isso empurra a escala de tempo de volta quando o universo recebeu o 'toque de Midas' e foi semeado com os elementos mais pesados ​​da tabela periódica", disse O'Connor. + Explorar mais

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