Três invulgarmente longa duração explosões estelares Observado

 GRBs são as explosões mais luminosas e misteriosas do universo.

As explosões emitem ondas de raios gama, a forma mais poderosa de luz, bem como raios-X, e que produzem afterglows que podem ser observados em energias ópticas e rádio. Swift, Fermi e outras sondas detectar uma média de cerca de uma GRB cada dia.

Três invulgarmente longa duração explosões estelares descobertos pelo satélite Swift da NASA representam uma classe anteriormente desconhecida de explosões de raios gama (GRBs).

Duas equipes internacionais de cientistas que estudam estes eventos concluir que eles provavelmente surgiu a partir da morte catastrófica de centenas de estrelas supergigantes vezes maior que o sol.

"Temos visto milhares de explosões de raios gama ao longo dos últimos quatro décadas, mas só agora estamos vendo uma imagem clara de quão extrema estes eventos extraordinários pode ser", disse Bruce Gendre, pesquisador associado agora com o Centro Nacional Francês de Pesquisa científica que conduziu este estudo, enquanto na Agência Espacial Italiana de Ciência Data Center em Frascati, Itália.

Tradicionalmente, os astrônomos reconhecidos dois tipos de ORG, curtos e longos, com base na duração do sinal de raios-gama.

Rajadas últimos dois segundos ou menos e são pensados ​​para representar uma fusão de objetos compactos em um sistema binário, com os suspeitos mais prováveis ​​serem estrelas de nêutrons e buracos negros. GRBs longas pode durar de alguns segundos a vários minutos, com durações típicas de queda entre 20 e 50 segundos.

Estes eventos são pensados ​​para ser associado com o colapso de uma estrela de várias vezes a massa do sol e do nascer resultante de um novo buraco negro.

Ambos os cenários dão origem a poderosos jatos que impulsionam a matéria a velocidades próximas à da luz em direções opostas.

Como eles interagem com a matéria e em torno da estrela, os jatos de produzir um pico de luz de alta energia.Gendre e seus colegas fizeram um estudo detalhado da GRB 111209A, que entrou em erupção em 09 de dezembro de 2011, usando dados de raios-gama. A explosão continuou a produzir produtos de alta emissão de energia por incríveis sete horas, tornando-se, de longe, a mais longa duração OOG já registrado.Outro evento, GRB 101225A, explodiu no dia de Natal em 2010 e produzido de alta emissão de energia por pelo menos duas horas. Posteriormente apelidado de "estouro de Natal", a distância do evento era desconhecido, o que levou dois times para chegar radicalmente diferentes interpretações físicas.

Um grupo concluiu que a explosão foi causada por um asteróide ou um cometa caindo sobre uma estrela de nêutrons dentro da nossa própria galáxia.

Outra equipe determinou que a explosão foi resultado de um evento de fusão em um exótico sistema binário localizado a cerca de 3,5 bilhões de anos-luz de distância.

GRB 101225A, mais conhecido como o "estouro de Natal", foi uma invulgarmente longa duração explosão de raios gama. Porque a distância não foi medida, os astrônomos veio com duas interpretações radicalmente diferentes. No primeiro, uma estrela de nêutrons solitário em nossa própria galáxia desfiado e acrescidos de um cometa se aproxima do corpo-like. No segundo, uma estrela de nêutrons é tragado por, espirais em e se funde com uma estrela gigante evoluiu em uma galáxia distante. Agora, graças a uma medida de galáxia a explosão de Natal do host, os astrônomos determinaram que representou o colapso e explosão de uma estrela supergigante centenas de vezes maior que o sol. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center Studio Visualização Científica

"Nós sabemos agora que a explosão ocorreu Natal muito mais longe, mais do que do outro lado do universo observável, e foi, consequentemente, muito mais poderoso que esses pesquisadores imaginava", disse Andrew Levan, um astrônomo da Universidade de Warwick, em Coventry, Inglaterra.

Usando o Telescópio Gemini Norte, no Havaí, Levan e sua equipe obteve um espectro da galáxia fraca que sediou a explosão de Natal.

Isso permitiu aos cientistas identificar linhas de emissão de oxigênio e hidrogênio e determinar o quanto essas linhas foram deslocados para energias mais baixas em comparação com a sua aparência em um laboratório.Esta diferença, conhecido pelos astrônomos como um desvio para o vermelho, coloca a explosão alguns 7.000 milhões de anos-luz de distância.

Como parte do estudo, que é descrito em um artigo submetido ao Astrophysical Journal, a equipe de Levan também examinou 111209A e 121027A de ruptura mais recentes, que explodiu em 27 de outubro de 2012.Todos emissão show semelhante de raios-X, ultravioleta e óptica e tudo surgiu a partir das regiões centrais das galáxias compactas que estavam ativamente formando estrelas.

Os astrônomos concluíram que todos os três GRBs constituem um grupo até agora desconhecido de "ultra-longas" explosões.

GRB 111209A explodiu em 9 de dezembro de 2011. A explosão produziu alta energia de emissão para incríveis sete horas, ganhando um recorde como o GRB maior duração de sempre observado. Esta imagem em falsa cor mostra o evento como capturados pelo telescópio de raios-X a bordo do satélite Swift da NASA. Crédito: NASA / Swift / B. Gendre (ASDC / INAF-OAR / ARTEMIS)

Para dar conta da classe normal de GRBs longas, os astrônomos imaginar uma estrela semelhante ao tamanho do sol, mas com muitas vezes a sua massa.

A massa deve ser alta o suficiente para a estrela de sofrer uma crise de energia, com seu núcleo finalmente ficar sem combustível e entrar em colapso sob seu próprio peso para formar um buraco negro. Alguma da matéria que cai no buraco negro torna-se nascente redirecionado em jatos potentes que o detalhamento da estrela, criando o pico de raios gama, mas porque esta explosão é de curta duração, a estrela deve ser relativamente pequeno.

"Estrelas Wolf-Rayet se ajustar a esses requisitos", explicou Levan.

"Eles nascem com mais de 25 vezes a massa do Sol, mas eles queimam tão quente que eles vão embora sua camada profunda, mais externa do hidrogênio como uma saída que chamamos de um vento estelar."Despojamento atmosfera da estrela deixa um objeto de grande massa suficiente para formar um buraco negro, mas pequena o suficiente para os jatos de partículas para perfurar todo o caminho em tempos típicos de GRBs longas.

Três GRBs recentes (pontos azuis) emitida gama de alta energia de raios-X e raios de luz ao longo do tempo se estende até 100 vezes maiores do que as típicas rajadas de comprimento e constituem uma classe de ultra-longo novo. Este ponto compara a energia recebida e a duração do evento, entre as diferentes classes de transientes de alta energia eventos: GRBs longas (verde), o rompimento de um asteróide ou cometa, uma estrela de nêutrons ou de massa estelar buraco negro em nossa própria galáxia, ou o break-out de uma onda de choque da supernova em outra galáxia (laranja), e as perturbações corrente de uma estrela por um buraco negro supermassivo em outra galáxia (roxo). Crédito: NASA Goddard Space Flight Center, depois de B. Gendre (ASDC / INAF-OAR / ARTEMIS)

Porque ultra-longas GRBs persistir por períodos de até 100 vezes maiores do que as GRBs longas, que exigem uma fonte estelar de correspondentemente maior tamanho físico. Ambos os grupos sugerem que o provável candidato é uma supergigante, uma estrela com cerca de 20 vezes a massa do sol que ainda mantém a sua atmosfera de hidrogênio profunda, tornando-se centenas de vezes o diâmetro do sol.

Equipe Gendre vai mais longe, sugerindo que a GRB 111209A marcou a morte de uma supergigante azul contendo quantidades relativamente modestas de elementos mais pesados ​​que o hélio, o que os astrônomos chamam de metais.

"O teor de metais de uma estrela massiva controla a força de seu vento estelar, que determina o quanto da atmosfera de hidrogênio que mantém à medida que cresce mais velhos", observa Gendre. Envelope da estrela de hidrogênio profunda levaria horas para completar sua queda no buraco negro, o que proporcionaria uma fonte de combustível de longa duração para alimentar um jato GRB ultra-longa.

Teor de metais também desempenha um papel importante no desenvolvimento de GRBs longas, de acordo com um estudo detalhado apresentado por John Graham e Fruchter André, ambos astrônomos do Space Telescope Science Institute em Baltimore.

Estrelas fazer elementos pesados ​​ao longo de suas vidas produtores de energia e durante explosões de supernovas, e cada geração de estrelas, gás interestelar enriquece com uma maior proporção deles. Embora os astrônomos notaram que as GRBs longas ocorrem muito mais freqüentemente em galáxias pobres em metais, alguns deles sugeriram que este padrão não é intrínseco às estrelas e seus ambientes.

Para examinar esta possibilidade, Graham e Fruchter desenvolveram um novo método que lhes permitiu comparar galáxias por suas taxas subjacentes de formação de estrelas. Eles, então, examinou galáxias que serviram de anfitriões para GRBs longas e vários tipos de supernovas, bem como uma amostra de controlo de 20.000 galáxias típicas do Sloan Digital Sky Survey.

Os astrônomos sugerem que as estrelas supergigantes azuis podem ser as fontes mais prováveis ​​de ultra-longo GRBs. Essas estrelas detêm cerca de 20 vezes a massa do sol e podem atingir tamanhos mil vezes maior do que o sol, tornando-os quase grande o suficiente para a órbita de Júpiter período. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center / S. Wiessinger

Os astrônomos descobriram que 75 por cento das GRBs longas ocorreu entre os 10 por cento de formação de estrelas com o menor teor de metal. Embora o estudo encontrou um GRBs alguns longos em ambientes com alto teor de metais, como a nossa própria galáxia, estes ocorrem em apenas cerca de 4 por cento a taxa de visto em baixo de metal por unidade de ambientes subjacente a formação de estrelas.

"A maioria das estrelas se formam em ambientes ricos em metais, e isto tem um efeito colateral de diminuir a prevalência de GRBs longos quanto o universo envelhece", Graham explicou. "E enquanto uma GRB próximo longa seria catastrófico para a vida na Terra, nosso estudo mostra que as galáxias como a nossa são muito menos propensos a produzi-los."

Os astrónomos suspeitam que este padrão reflete uma diferença na forma como uma estrela massiva consegue manter sua velocidade de rotação. Teor de metais de aumento significa mais fortes ventos estelares.Como esses ventos empurrar o material fora da superfície da estrela, a rotação da estrela diminui gradualmente em muito da mesma maneira como um patinador girando diminui quando ela estende os braços. Estrelas com rotação mais rápida pode ser mais propensos a produzir um GRB longa.

Graham e Fruchter a hipótese de que as GRBs alguns longos encontrados em ambientes de alto metálicos recebido um auxiliar da presença de uma estrela companheira próxima. Ao alimentar em massa - e com ela a energia, rotação - para a estrela que explode, um companheiro serve como o equivalente físico de alguém empurrando um patinador girando lentamente de volta para uma maior velocidade de rotação.

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