Raios gama

As explosões de raios gama foram observadas pela primeira vez no final dos anos 60 pelos satélites Vela dos Estados Unidos, que foram construídos para detectar pulsos de radiação gama emitidos por armas nucleares testadas no espaço.

Em 2 de julho de 1967, às 14:19 UTC, os satélites Vela 4 e Vela 3 detectaram um flash de radiação gama diferente de qualquer assinatura conhecida de armas nucleares. Incerto o que havia acontecido, mas não considerando o assunto particularmente urgente, a equipe do Laboratório Científico de Los Alamos arquivou os dados para investigação.

Ao analisar os diferentes tempos de chegada das explosões detectadas por diferentes satélites, a equipe foi capaz de determinar estimativas aproximadas para as posições do céu de dezesseis explosões12-16 e descartar definitivamente uma origem terrestre ou solar. A descoberta foi publicada em 1973.

A maioria dos eventos observados dura mais de dois segundos e são classificados como rajadas longas de raios gama. Eles têm sido estudados com muito mais detalhes do que seus equivalentes curtos. Quase todas as explosões de raios gama longos bem estudadas têm sido associadas a uma galáxia de formação rápida de estrelas e, em muitos casos, também a uma supernova de colapso do núcleo. Isto liga GRBs longos com a morte de estrelas maciças. Observações longas de GRB pós-relâmpago em alto redshift (grandes distâncias) também sugerem que as GRBs se originam em regiões de formação de estrelas. Isto porque observar galáxias distantes é olhar para trás no tempo para galáxias em um estágio anterior.

Energética

As explosões de raios gama são consideradas explosões altamente concentradas, com a maior parte da energia da explosão em um jato relativista estreito viajando a velocidades superiores a 99,995% da velocidade da luz.

A largura angular aproximada do jato (ou seja, o grau de irradiação) pode ser estimada diretamente pela observação de "quebras de jato" em curvas de luz pós-brilho: um tempo após o qual o pós-brilho de decaimento lento começa a desaparecer de repente, à medida que o jato abranda e não pode mais irradiar sua radiação de forma tão eficaz. As observações sugerem uma variação significativa no ângulo do jato entre 2 e 20 graus.

Como sua energia é fortemente irradiada (muito estreita), os raios gama emitidos pela maioria das explosões falham a Terra e nunca são detectados. Quando uma explosão de raios gama é apontada para a Terra, o foco de sua energia ao longo de um feixe relativamente estreito faz com que a explosão pareça muito mais brilhante do que seria se sua energia fosse emitida de forma esférica. Quando este efeito é levado em consideração, são observadas explosões típicas de raios gama para ter uma verdadeira liberação de energia de cerca de 1044 J, ou cerca de 1/2000 de um equivalente de energia de massa solar.

Isto é comparável à energia liberada em uma supernova do tipo brilhante Ib/c (às vezes chamada de 'hipernova'). Supernovas muito brilhantes têm sido vistas na posição de algumas das GRBs mais próximas.