Em 9 de outubro de 2022, um intenso pulso de radiação de raios gama varreu nosso sistema solar, sobrecarregando os detectores de raios gama em vários satélites em órbita e enviando astrônomos em uma perseguição para estudar o evento usando os telescópios mais poderosos do mundo.

A nova fonte, apelidada de GRB 221009A por sua data de descoberta, acabou sendo a mais brilhante explosão de raios gama (GRB) já registrada.

Em um novo estudo que aparece hoje no Astrophysical Journal Letters , observações de GRB 221009A abrangendo desde ondas de rádio até raios gama, incluindo observações críticas de ondas milimétricas com o Center for Astrophysics | O Submillimeter Array (SMA) de Harvard & Smithsonian no Havaí lançou uma nova luz sobre a busca de décadas para entender a origem dessas explosões cósmicas extremas. Este estudo faz parte de uma série de descobertas que serão publicadas como uma coleção no Astrophysical Journal Letters .

A emissão de raios gama do GRB 221009A durou mais de 300 segundos. Os astrônomos pensam que esses GRBs de "longa duração" são o grito de nascimento de um buraco negro, formado quando o núcleo de uma estrela massiva e girando rapidamente colapsa sob seu próprio peso. O buraco negro recém-nascido lança poderosos jatos de plasma quase à velocidade da luz, que perfuram a estrela em colapso e brilham em raios gama.

Com GRB 221009A sendo a explosão mais brilhante já registrada, um verdadeiro mistério reside no que viria após a explosão inicial de raios gama. "À medida que os jatos se chocam contra o gás que envolve a estrela moribunda, produzem um 'brilho' de luz brilhante em todo o espectro," diz Tanmoy Laskar, professor assistente de física e astronomia na Universidade de Utah e principal autor do estudo. "O resplendor desaparece rapidamente, o que significa que temos que ser rápidos e ágeis em capturar a luz antes que ela desapareça, levando seus segredos com ela."

Como parte de uma campanha para usar os melhores telescópios de rádio e milímetros do mundo para estudar o brilho residual de GRB 221009A, os astrônomos Edo Berger e Yvette Cendes do Centro de Astrofísica (CfA) rapidamente coletaram dados com o SMA.

“Esta explosão, sendo tão brilhante, forneceu uma oportunidade única para explorar o comportamento detalhado e a evolução de um arrebol com detalhes sem precedentes – não queríamos perdê-la”, disse Edo Berger, professor de astronomia na Universidade de Harvard e no CfA. "Estudei esses eventos por mais de vinte anos, e este foi tão emocionante quanto o primeiro GRB que observei."

"Graças à sua capacidade de resposta rápida, fomos capazes de direcionar rapidamente o SMA para o local do GRB 221009A", disse o cientista do projeto SMA e pesquisador do CfA, Garrett Keating. “A equipe ficou empolgada ao ver o quão brilhante era o brilho posterior desse GRB, que pudemos continuar monitorando por mais de 10 dias enquanto desaparecia”.

Depois de analisar e combinar os dados do SMA e de outros telescópios em todo o mundo, os astrônomos ficaram perplexos: as medições em milímetros e ondas de rádio eram muito mais brilhantes do que o esperado com base na luz visível e em raios-X.

“Este é um dos conjuntos de dados mais detalhados que já coletamos, e está claro que os dados milimétricos e de rádio simplesmente não se comportam como esperado”, diz Yvette Cendes, associada de pesquisa da CfA. “Alguns GRBs no passado mostraram um breve excesso de milímetro e emissão de rádio que se acredita ser a assinatura de uma onda de choque no próprio jato, mas no GRB 221009A o excesso de emissão se comporta de maneira bem diferente dos casos anteriores”.

Ela acrescenta: "É provável que tenhamos descoberto um mecanismo completamente novo para produzir excesso de ondas milimétricas e de rádio".

Uma possibilidade, diz Cendes, é que o poderoso jato produzido pelo GRB 221009A seja mais complexo do que na maioria dos GRBs. "É possível que a luz visível e de raios-X sejam produzidas por uma parte do jato, enquanto as primeiras ondas milimétricas e de rádio são produzidas por um componente diferente."

"Felizmente, esse brilho posterior é tão brilhante que continuaremos a estudar sua emissão de rádio por meses e talvez anos", acrescenta Berger. “Com esse intervalo de tempo muito maior, esperamos decifrar a misteriosa origem do excesso de emissão inicial”.

Independentemente dos detalhes exatos deste GRB em particular, a capacidade de responder rapidamente a GRBs e eventos semelhantes com telescópios de ondas milimétricas é uma nova capacidade essencial para os astrônomos.

“Uma lição importante deste GRB é que, sem rádios de ação rápida e telescópios milimetrados, como o SMA, perderíamos descobertas em potencial sobre as explosões mais extremas do universo”, diz Berger. “Nunca sabemos com antecedência quando tais eventos ocorrerão, então temos que ser o mais receptivos possível se quisermos aproveitar esses presentes do cosmos”.