domingo, 19 de novembro de 2017

MISSÕES DA NASA CAPTAM A PRIMEIRA LUZ DE UM EVENTO DE ONDA GRAVITACIONAL


Os astrônomos usaram Chandra para fazer a primeira detecção de raios-X de uma fonte de onda gravitacional.
Esta é a primeira evidência de que as conseqüências de eventos de ondas gravitacionais também podem emitir raios-X.
Os dados indicam que este evento foi a fusão de duas estrelas de nêutrons que produziram um jato apontando para longe da Terra.
Chandra fornece o link observacional ausente entre rajadas de raios gama (GRBs) e ondas gravitacionais de fusões de estrelas de nêutrons.
Os astrônomos usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA para fazer a primeira detecção de raios-X de uma fonte de onda gravitacional. Chandra foi um dos vários observatórios para detectar as conseqüências desse evento de onda gravitacional , o primeiro a produzir um sinal eletromagnético de qualquer tipo. Esta descoberta representa o início de uma nova era na astrofísica.
A fonte de onda gravitacional, GW170817, foi detectada com o Observatório de Onda Gravitacional de Interferômetro Laser avançado, ou LIGO, às 8:41 da EDT na quinta-feira, 17 de agosto de 2017. Dois segundos depois, o Monitor de Burmografia de Fermi (GBM) da NASA detectou um fraco pulso de raios gama. Mais tarde naquela manhã, cientistas da LIGO anunciaram que GW170817 tinha as características de uma fusão de duas estrelas de nêutrons .
Durante a noite de 17 de agosto, várias equipes de astrônomos que utilizam telescópios terrestres relataram a detecção de uma nova fonte de luz óptica e infravermelha na galáxia NGC 4993, uma galáxia localizada a cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra. A posição da nova fonte óptica e infravermelha concordou com a posição do Fermi e as fontes de ondas gravitacionais. Este último foi refinado combinando informações da LIGO e sua contraparte européia, Virgo.
Durante as duas semanas seguintes, Chandra observou NGC 4993 e a fonte GW170817 quatro vezes separadas. Na primeira observação realizada em 19 de agosto (Pesquisador principal: Wen-fai Fong da Northwestern University em Evanston, Illinois), não foram detectados raios-X no local de GW170817. Esta observação foi obtida notavelmente rápida, apenas 2,3 dias após a origem gravitacional ter sido detectada.
Em 26 de agosto, Chandra observou GW170817 novamente e desta vez, os raios-X foram vistos pela primeira vez (PI: Eleonora Troja do Goddard Space Flight Center em Greenbelt, MD e Universidade de Maryland, College Park). Esta nova fonte de raios-X estava localizada na posição exata da fonte óptica e infravermelha.
"Esta detecção de Chandra é muito importante porque é a primeira evidência de que fontes de ondas gravitacionais também são fontes de emissão de raios-X", disse Troja. "Esta detecção está nos ensinando uma grande quantidade de informações sobre a colisão e seu remanescente. Ela ajuda a nos dar uma confirmação importante de que rajadas de raios gama são transmitidas para jatos estreitos".
O gráfico que acompanha mostra tanto a detecção de Chandra como o limite superior de raios X de GW170817 em 19 de agosto e a detecção subseqüente em 26 de agosto, nos dois lados da caixa de inserção. O painel principal do gráfico é a imagem do telescópio espacial Hubble da NGC 4993, que inclui dados obtidos em 22 de agosto. A fonte óptica variável correspondente ao GW170817 está localizada no centro do círculo na imagem Hubble.
Chandra observou GW170817 novamente em 1º de setembro (PI Eleonora Troja) e 2 de setembro (PI: Daryl Haggard da Universidade McGill em Montreal, Canadá), quando a fonte parece ter aproximadamente o mesmo nível de brilho de raio X que a observação de 26 de agosto.
As propriedades do brilho do raio X da fonte com o tempo correspondem ao previsto por modelos teóricos de uma pequena explosão de raios gama (GRB). Durante esse evento, um raio de raios X e raios gama é gerado por um jato estreito, ou feixe, de partículas de alta energia produzidas pela fusão de duas estrelas de nêutrons. A não detecção inicial por Chandra seguida pelas detecções mostra que a emissão de raios-X de GW170817 é consistente com o pós-brilho de um GRB visto "fora do eixo", ou seja, o jato não apontando diretamente para a Terra. Esta é a primeira vez que os astrônomos já detectaram um GRB curto fora do eixo.
"Depois de algum pensamento, percebemos que a não detecção inicial pela Chandra combina perfeitamente com o que esperamos", disse Fong. "O fato de que não vimos nada primeiro nos dá um controle muito bom na orientação e geometria do sistema".

Crédito de ilustração: NASA / CXC / K.DiVona
Os pesquisadores pensam que inicialmente o jato era estreito , com Chandra observando-o do lado. No entanto, com o passar do tempo, o material no jato diminuiu e ampliou-se quando ele bateu no material circundante, fazendo com que a emissão de raios-X aumente quando o jato entrou em vista direta. Os dados Chandra permitem aos pesquisadores estimar o ângulo entre o jato e a nossa linha de visão. As três diferentes equipes de observação de Chandra avaliam ângulos entre 20 e 60 graus. Observações futuras podem ajudar a refinar essas estimativas.
A detecção deste GRB curto fora do eixo ajuda a explicar a fraqueza do sinal de raios gama detectado com Fermi GBM para uma explosão tão próxima. Como nossos telescópios não estão olhando diretamente para o barril do jato, como eles têm para outros GRBs curtos, o sinal de raios gama é muito mais fraco.
A luz óptica e infravermelha provavelmente é causada pelo brilho radioativo quando elementos pesados , como ouro e platina, são produzidos no material ejetado pela fusão de estrelas de nêutrons. Este brilho foi previsto para ocorrer após a fusão das estrelas de nêutrons
Ao detectar um GRB curto fora do eixo no local do brilho radioativo, as observações de Chandra fornecem o link observacional ausente entre GRBs curtos e ondas gravitacionais de fusões de estrelas de nêutrons.
Esta é a primeira vez que os astrônomos têm todas as informações necessárias para a fusão das estrelas de nêutrons - a partir da produção de ondas gravitacionais seguidas de sinais em raios gama, raios-X, luz óptica e infravermelha, que todos concordam com previsões para um GRB curto visto fora do eixo.
"Este é um grande negócio porque é um nível de conhecimento inteiramente novo", disse Haggard. "Esta descoberta nos permite ligar esta fonte de onda gravitacional a todo o resto da astrofísica, estrelas, galáxias, explosões, crescendo enormes buracos negros e, claro, fusões de estrelas de neutrões".
Os trabalhos que descrevem esses resultados foram aceitos para publicação na Nature ( Troja et al. ) E The Astrophysical Journal Letters ( Haggard et al., E Margutti et al. ). Raffaella Margutti é colaboradora da Fong's, também do Northwestern.


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