A explosão de raios gama mais antiga já descoberta foi apenas um pedaço de lixo espacial
A galáxia GN-z11, que os cientistas acreditam ser a galáxia mais distante e mais antiga já observada, sobreposta a uma imagem do levantamento COODS-Norte. (Crédito da imagem: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University) e G. Illingworth (University of California, Santa Cruz))
Às vezes, um flash é apenas um acaso.
Um sinal que os cientistas primeiro acreditaram ser a descoberta inovadora de uma explosão de raios gama da mais antiga galáxia conhecida no universo foi na verdade um reflexo da luz do sol de um estágio de foguete gasto na órbita da Terra, descobriu um novo estudo.
A conclusão decepcionante vem de uma equipe de cientistas poloneses após uma discussão envolvendo várias equipes sobre a origem do avistamento acidental feito por um dos telescópios gêmeos Keck no Havaí em 2017. Considerando que as contribuições anteriores para o debate se concentraram na probabilidade de ver um satélite em comparação com uma explosão de raios gama extremamente rara, a equipe polonesa conseguiu rastrear o objeto exato que causou o flash - um estágio superior Breeze-M gasto de um foguete russo Proton.
'Nós comparamos nossos cálculos com três outros softwares de cálculo de órbita publicamente disponíveis', disse Michal Michalowski, astrônomo da Universidade Adam Mickiewicz, na Polônia e principal autor do novo estudo, ao guesswhozoo.com.
Então, o que exatamente o telescópio Keck viu e como é possível confundir o mais poderoso flash de luz no universo ocorrendo a bilhões de anos-luz de distância para a luz do sol refletida em um pedaço de lixo espacial?
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Um avistamento casual
A equipe por trás da observação original, liderada por cientistas da Universidade de Pequim, na China, começou a estudar uma das galáxias mais antigas do universo. Conhecido como GN-z11 , a galáxia está a mais de 13 bilhões de anos-luz de distância de terra . Isso significa que os telescópios só podem vê-lo como parecia, cerca de 420 milhões de anos depois a grande explosão , quando o universo era muito jovem.
A equipe usou um espectrógrafo de infravermelho próximo chamado MOSFIRE montado em um dos telescópios Keck. Em vez de capturar imagens, o espectrógrafo mede o brilho de um objeto celeste em comprimentos de onda de luz específicos. A equipe estava fazendo medições de três minutos do GN-z11 quando, de repente, a galáxia se iluminou. Nos três minutos seguintes, entretanto, o sinal voltou ao normal.
Depois de descartar outras possibilidades, os cientistas concluíram que o brilho repentino deve ter sido uma explosão de raios gama, o flash de luz mais brilhante e mais energético do universo que se acredita ser produzido por explosões de estrelas massivas no final de suas vidas, que os astrônomos chamam supernovas. Durando apenas alguns segundos, as explosões de raios gama ofuscaram brevemente tudo o mais no cosmos circundante. Mas rastrear suas origens até agora tem sido difícil.
O time publicou suas descobertas na revista Nature Astronomy em dezembro passado. A descoberta parecia um grande negócio. Os cientistas nunca observaram uma explosão de raios gama em uma galáxia tão velha, e ver um revelaria novas informações sobre o universo primitivo.
Muito evasivo
No entanto, outros astrônomos logo começaram a questionar as descobertas, e dois papéis publicado na segunda-feira (4 de outubro) na revista Nature Astronomy expõe o que deu errado.
Em um deles, Charles Steinhardt, professor associado de astronomia da Universidade de Copenhagen, na Dinamarca, e seus colegas argumentaram que o brilho foi provavelmente causado por um objeto orbitando a Terra, em vez de um avistamento casual de uma rara explosão de raios gama. O motivo: probabilidade.
'A probabilidade de pegar uma explosão de raios gama como essa é incrivelmente baixa, algo como 1 em 10 bilhões', disse Steinhardt ao guesswhozoo.com.
Os astrônomos estimam que, embora os satélites detectem cerca de uma explosão de raios gama por dia, cerca de 500 estão ocorrendo no mesmo período. No entanto, na maioria dos casos, os cientistas não têm idéia de quais galáxias essas explosões vieram.
'Os grandes telescópios de raios gama que usamos para detectar raios gama apenas informam que uma explosão ocorreu e fornecem a região acidentada do céu onde isso aconteceu', disse Steinhardt. “Se você quiser saber a galáxia exata, terá que apontar um telescópio óptico para aquela região com rapidez suficiente para captar o flash e encontrar sua origem. Mas você só tem um máximo de 100 segundos para fazer isso. '
Impressão artística da explosão de raios gama.(Crédito da imagem: NASA)
As probabilidades
Pegar uma explosão de raios gama na galáxia mais antiga conhecida durante uma campanha de imagens aleatórias parecia um pouco de sorte. Steinhardt e seus colegas buscaram outras explicações, incluindo reconsiderar aquelas descartadas pela equipe chinesa. Os cientistas vasculharam os arquivos do MOSFIRE e encontraram dezenas de ocorrências semelhantes em outras observações.
'Quando olhamos para o sinal de clareamento, na verdade não se parecia com nenhuma das 10.000 explosões de raios gama detectadas antes', disse Steinhardt. “Parecia mais uma estrela típica, por exemplo, nosso sol. Então isso pode incluir tudo que reflete a luz do sol. '
No artigo original, a equipe chinesa alegou que o reflexo de um satélite não poderia ter causado o brilho. Os cientistas escreveram que verificaram as informações orbitais disponíveis de satélites conhecidos e pedaços de destroços e não encontraram um objeto cuja trajetória teria correspondido ao avistamento. Os astrônomos também escreveram que seria extremamente improvável que um satélite ou um pedaço de entulho interferisse em observações como essa. Mas os resultados de Steinhardt e seus colegas fornecem uma probabilidade mais favorável para que tal incidente ocorra - cerca de um em 1.000.
'Se você tem uma probabilidade de capturar um satélite como este em 1.000 versus uma em um bilhão de probabilidade de capturar uma explosão de raios gama, é claramente 1 milhão de vezes mais provável que você tenha capturado um satélite', disse Steinhardt.
Imagens de telescópios ópticos riscado com trilhas de satélites em órbita têm estado no centro das atenções recentemente, conforme os astrônomos pedem restrições às megaconstelações de satélites, como SpaceX projeto de transmissão de internet Starlink da. As manchas são óbvias e sua origem inconfundível. No caso de medições espectroscópicas, no entanto, detectar o ruído é muito mais desafiador.
Rastreando o culpado
'É muito difícil distinguir isso na espectroscopia', disse Michalowski. “O espectrógrafo capta a luz por uma fenda muito estreita. O satélite está fora da fenda e, de repente, está dentro dela por um momento muito curto, não há nenhuma trilha que leve até ela. '
Michalowski e sua equipe, estimulados pelas estimativas de Steinhardt, rastrearam a origem real do brilho pesquisando o banco de dados de Pistas Espaciais de objetos em órbita, disponível publicamente. O estágio superior do Breeze-M circulando a Terra em uma órbita altamente elíptica estava exatamente no lugar certo na hora certa, disse Michalowski.
Curiosamente, a equipe chinesa havia excluído originalmente esse estágio de foguete com base em cálculos usando a calculadora astronômica baseada na web chamada Calsky. Mas Michalowski está confiante de que seus cálculos estavam errados.
'É difícil dizer por que o cálculo original era diferente', disse ele. 'O software que a equipe usou agora está fora do ar, então é impossível reproduzi-lo. Nossos cálculos correspondem a quatro outros, então estamos bastante confiantes de que acertamos. '
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Um problema crescente na astronomia
O enigma destaca um problema crescente na astronomia: o número crescente de satélites e objetos de detritos espaciais em órbita interfere nas observações astronômicas e na exploração do universo. Um estudo recente estimou que até 40% das observações astronômicas com telescópios de campo amplo podem ser arruinadas depois que a SpaceX implantar todos os 12.000 satélites planejados para sua constelação Starlink.
A solução, segundo Michalowski, não é fácil. 'Existem inúmeros exemplos até agora em que satélites cruzam imagens, e isso só vai piorar', disse Michalowski. 'A única solução é observar esses satélites e determinar suas órbitas com mais precisão para que possamos criar um catálogo muito preciso que nos ajudará a nos dizer se algo foi realmente um evento astronômico ou um satélite de passagem.'
Steinhardt concordou. 'Se tivéssemos um bom banco de dados, se soubéssemos que um satélite ou um pedaço de entulho iria passar por aquela parte do céu naquele segundo específico, teríamos interrompido as observações naquele segundo, esperado que ele passasse , e então começou a próxima exposição ', disse ele. 'O motivo de isso não ter acontecido é que, agora, não temos o banco de dados certo ou o kit de ferramentas certo.'
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