Fermi da NASA confirma “destroço” estelar uma vez que manancial de partículas cósmicas extremas

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NASA

Pulsar J2229+6114

Os astrónomos há muito que procuram os locais de lançamento de alguns dos protões mais energéticos da nossa Galáxia.

Agora, um estudo utilizando 12 anos de dados do Telescópio Espacial Fermi da NASA confirma um remanescente de supernova que é exatamente um desses locais.

O Fermi mostrou que as ondas de choque de estrelas que explodiram impulsionam as partículas a velocidades comparáveis às da luz. Chamados raios cósmicos, estas partículas assumem principalmente a forma de protões, mas podem incluir núcleos atómicos e eletrões. Oferecido que transportam uma trouxa elétrica, os seus percursos tornam-se confusos à medida que atravessam o campo magnético da nossa Galáxia.

Uma vez que já não podemos expor de que direção tiveram origem, isto mascara o seu sítio de promanação. Mas quando estas partículas colidem com gás interestelar perto do remanescente de supernova, produzem um clarão em raios-gama – a forma mais energética de luz que existe.

“Os teóricos pensam que os protões mais energéticos dos raios cósmicos na Via Láctea atingem 1×10^15 eV (milénio biliões eletrões-volt), ou energias PeV”, disse Ke Fang, professora assistente de física na Universidade de Wisconsin, Madison. “A natureza precisa das suas fontes, fontes estas que chamamos ‘PeVatrons’, tem sido difícil de localizar”.

Presas por campos magnéticos caóticos, as partículas atravessam repetidamente a vaga de choque da supernova, ganhando velocidade e força com cada passagem. Eventualmente, o remanescente já não consegue segurá-las e deslocam-se velozmente para o espaço interestelar.

Aceleradas até tapume de 10 vezes a força reunida pelo acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o LHC (Large Hadron Collider), os protões PeV estão à margem de evadir por completo da nossa Galáxia.

Os astrónomos identificaram alguns PeVatrons suspeitos, incluindo um no núcleo da nossa Galáxia. Naturalmente, os remanescentes de supernova encabeçam a lista de candidatos. No entanto, dos tapume de 300 remanescentes conhecidos, somente alguns foram encontrados a enunciar raios-gama com energias suficientemente elevadas.

Um “destroço” estelar em privado tem merecido muita atenção por segmento dos astrónomos de raios-gama. De nome G106.3+2.7, é uma nuvem em forma de cometa localizada sobre 2600 anos-luz de intervalo na direção da constelação de Cefeu. Um pulsar sumptuoso cobre a extremidade setentrião do remanescente de supernova e os astrónomos pensam que ambos os objetos se formaram na mesma explosão.

O LAT (Large Area Telescope) do Fermi, o seu instrumento primitivo, detetou raios-gama na fita de energias GeV (milhares de milhões eletrões-volt) oriundos da rabo estendida do remanescente (para conferência, a força da luz visível mede entre 2 e 3 eletrões-volt).

O VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) no Observatório Fred Lawrence Whipple, no sul do estado norte-americano do Arizona, registou raios-gama ainda mais energéticos da mesma região. E tanto o HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory) no México uma vez que a Tibet AS-Gamma Experiment na China detetaram fotões com energias de 100 TeV (100 biliões eletrões-volt) da espaço estudada pelo Fermi e pelo VERITAS.

“Oriente objeto tem sido uma manancial de interesse considerável já há qualquer tempo, mas para o laurear uma vez que PeVatron, temos que provar que está a apressar protões”, explicou o coautor Henrike Fleischhack da Universidade Católica da América em Washington e do Meio de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. “O senão é que os eletrões acelerados para algumas centenas de TeV podem produzir a mesma emissão. Agora, com a ajuda de 12 anos de dados Fermi, pensamos ter argumentos suficientes para expor que G106.3+2.7 é, de facto, um PeVatron”.

Um item científico que detalha as conclusões, liderado por Fang, foi publicado dia 10 de agosto na revista Physical Review Letters.

O pulsar, J2229+6114, emite os seus próprios raios-gama num lio parecido ao de um farol enquanto gira, e leste clarão domina a região a energias de alguns GeV. A maior segmento desta emissão ocorre na primeira metade da rotação do pulsar. A equipa efetivamente desligou o pulsar ao estudar somente os raios-gama que chegam da última segmento do ciclo. Inferior dos 10 GeV, não há emissão significativa da rabo do remanescente.

Supra desta força, a interferência do pulsar é insignificante e a manancial suplementar torna-se facilmente aparente. A estudo detalhada da equipa favorece esmagadoramente os protões PeV uma vez que as partículas que conduzem esta emissão de raios-gama.

“Até agora, G106.3+2.7 é único, mas pode revelar-se o membro mais sumptuoso de uma novidade população de remanescentes de supernova que emitem raios-gama e que atingem energias na fita dos TeV”, realça Fang. “Fontes adicionais poderão ser reveladas através de observações futuras pelo Fermi e por observatórios de raios-gama a energias muito altas”.

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