Explosões de raios gama estão entre os eventos mais poderosos do universo, iniciados quando as estrelas morrem em explosões maciças ou quando se fundem em ... explosões maciças.
À medida que essas violentas explosões cósmicas ocorrem, elas agem como faróis cósmicos, liberando feixes de algumas das luzes mais brilhantes do universo, juntamente com uma enxurrada de neutrinos, aquelas partículas finas e fantasmagóricas que deslizam pelo universo quase completamente sem serem detectadas.
Claramente, você não gostaria de ser exposto a uma dessas explosões mortais de energia que fritam o DNA. Mas os físicos costumavam pensar que as explosões de raios gama eram perigosas apenas se você estivesse no caminho estreito de um dos jatos que vinham da explosão. Infelizmente, um novo estudo atualizado no banco de dados arXiv em 29 de novembro (mas ainda não revisado) sugere que essas erupções são más notícias ao redor e podem enviar raios mortais em um ângulo muito maior do que se pensava anteriormente.
Fábricas de raios gama cósmicas
Ao longo das décadas, os astrônomos identificaram dois tipos de explosões celestes de raios gama (chamadas GRBs): longas com duração superior a 2 segundos (até vários minutos) e curtas com duração inferior a 2 segundos. Não sabemos exatamente o que causa GRBs no espaço, mas acredita-se que as longas sejam produzidas quando as maiores estrelas do nosso universo morrem em explosões de supernovas, deixando para trás estrelas de nêutrons ou buracos negros. Uma morte cataclísmica como essa libera quantidades incrivelmente enormes de energia em um flash relativo, e pronto! Explosões de raios gama.
Pensa-se que os GRBs curtos se originem de um mecanismo completamente diferente: a fusão de duas estrelas de nêutrons. Esses eventos não são tão poderosos quanto seus primos de supernova, mas causam estragos suficientes localmente para produzir um flash de raios gama.
Dentro de um motor a jato
Ainda assim, quando estrelas de nêutrons colidem, é uma coisa feia. Cada estrela de nêutrons pesa várias vezes a massa do sol da Terra, mas essa massa é comprimida em uma esfera não mais larga que uma cidade típica. No momento do impacto entre dois desses objetos, eles estão orbitando ferozmente entre si a uma fração saudável da velocidade da luz.
Em seguida, as estrelas de nêutrons se fundem para formar uma estrela maior de nêutrons ou, se as condições forem adequadas, um buraco negro, deixando para trás um rastro de destruição e detritos do cataclismo anterior. Esse anel de matéria entra em colapso no cadáver da antiga estrela de nêutrons, formando o que é conhecido como disco de acreção. No caso de um buraco negro recém-formado, esse disco alimenta o monstro no centro da pilha de destroços a uma taxa de gás de alguns sóis por segundo.
Com toda a energia e o material girando e derramando no centro do sistema, uma dança complicada (e mal compreendida) de forças elétricas e magnéticas enrola o material e lança jatos dessa matéria para cima e para longe do núcleo, ao longo do eixo de rotação do objeto central e no sistema circundante. Se esses jatos se romperem, eles aparecerão como gigantescos breves holofotes correndo para longe da colisão. E quando esses holofotes apontam para a Terra, temos um pulso de raios gama.
Mas esses jatos são relativamente estreitos e, desde que você não veja o GRB de frente, não deve ser tão perigoso, certo? Não tão rápido.
Fábrica de neutrinos
Acontece que os jatos se formam e se afastam do local da fusão estelar de nêutrons de uma maneira complicada e confusa. As nuvens de gás se torcem e se enroscam, e os fluxos de radiação e material que se afastam do buraco negro central não aparecem em uma linha limpa e ordenada.
O resultado é um caos absoluto e destrutivo.
No novo estudo, um par de astrofísicos explorou os detalhes desses sistemas após o evento de colisão. Os pesquisadores prestaram muita atenção ao comportamento de enormes nuvens de gás, que tropeçam em si mesmas no tumulto causado pelos jatos que escapam.
Às vezes, essas nuvens de gás colidem umas com as outras, formando ondas de choque que podem acelerar e alimentar seus próprios conjuntos de radiação e partículas de alta energia, conhecidas como raios cósmicos. Esses raios, compostos de prótons e outros núcleos pesados, obtêm energia suficiente para acelerar quase a velocidade da luz, para que possam se fundir temporariamente para produzir combinações exóticas e raras de partículas, como os pions.
Os píons rapidamente se decompõem em chuvas de neutrinos, pequenas partículas que inundam o universo, mas quase nunca interagem com outras matérias. E, como esses neutrinos são produzidos fora da região estreita do jato, afastando-se do próprio GRB, eles podem ser vistos mesmo quando não obtemos a explosão completa dos raios gama.
Os próprios neutrinos são um sinal de que reações nucleares ferozes e mortais estão acontecendo mais longe do centro dos jatos. Ainda não sabemos exatamente até que ponto a zona de perigo se estende, mas é melhor prevenir do que remediar.
Então, em resumo: não chegue nem perto de estrelas de nêutrons em colisão.
Paul M. Sutter é um astrofísico daUniversidade Estadual de Ohioanfitrião dePergunte a um astronauta eRádio Espaciale autor deSeu lugar no universo.
