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fev 08

Fermi estuda misteriosos ‘raios cósmicos’ gerados por supernovas

Imagem da remanescente de supernova SNR W44 gerada pelo Fermi LAT (Large Area Telescope). As cores brilhantes indicam áreas das quais uma maior quantidade de raios-gama estão chegando. Os contornos em verde indicam a remanescente de supernova vista através da radiação infravermelha. Crédito: Colaboração NASA/DOE/LAT

Imagem da remanescente de supernova SNR W44 gerada pelo Fermi LAT (Large Area Telescope). As cores brilhantes indicam áreas das quais uma maior quantidade de raios-gama estão chegando. Os contornos em verde indicam a remanescente de supernova vista através da radiação infravermelha. Crédito: Colaboração NASA/DOE/LAT

Vindos de todas as direções do céu, os raios cósmicos viajam pelo espaço a velocidades incríveis (próximas da velocidade da luz). Estes “raios”, que em sua maior parte são partículas eletricamente carregadas chamadas prótons livres, estão entre as partículas mais energéticas do Universo.

Durante quase 100 anos, estas energéticas partículas também têm estado entre as mais enigmáticas, devido às suas origens desconhecidas. Agora, pesquisadores encontraram evidências para apoiar uma velha teoria de que os raios são provenientes de supernovas, estrelas massivas em explosão.

Estas descobertas foram originadas partir de informações do telescópio espacial de raios-gama FERMI, uma colaboração da NASA e diversas instituições em vários países. Estas pesquisas foram descritas no exemplar de 7 de janeiro de 2010 da revista Science e na revista Symmetry do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

A forma pela qual os raios cósmicos conseguem atingir velocidades relativísticas tem sido um dos grandes mistérios da física há quase um século. Uma das explicações propostas, a idéia de que os raios cósmicos fossem originados nas explosões de supernovas surgiu décadas atrás, mas não existiam evidências diretas para apoiá-la.

Supernova

Quando uma estrela massiva esgota seu combustível nuclear, processos atômicos subseqüentes causam a explosão. Em seguida, o material estelar ejetado cai no gás interestelar, comprimindo-o e formando ondas de choque, que são áreas móveis de compressão extremamente alta em um gás ou em um fluido. Pesquisadores julgam que essas ondas de choque constituem o local mais provável onde as partículas carregadas são aceleradas para transformarem-se em raios cósmicos.

Mas, “os resultados ainda teriam que sinalizar o lugar de onde vêm a força da aceleração”, disse Uchiyama Yasunobu do Instituto Kavli para a Astrofísica e Cosmologia na Universidade de Stanford, Califórnia, no artigo da revista Symmetry.

Na nova pesquisa, que teve a colaboração do Large Area Telescope, liderada pelos pesquisadores Takaaki Tanaka, Uchiyama, Hiroyasu Tajima, mostraram a primeira imagem de um remanescente de supernova na faixa de energia em gigaeletronvolts, cerca de 200 milhões de vezes mais fortes que a energia da luz visível. As imagens revelam onde os raios cósmicos estão distribuídos na remanescente de supernova, dizem cientistas.

Abstract da Science:

“Observações recentes de remanescentes de supernovas (SNRs) fornecem indicações que estes objetos aceleram raios cósmicos até energias na faixa de ~1015 eV. No entanto, a natureza das partículas que produzem estas emissões permanece ambígua. Nós relatamos as observações da SNR W44 com o FermiLarge Area Telescope em energias entre 200 MeV e 300 GeV. A detecção de uma fonte com a morfologia correspondente a uma concha de uma remanescente de supernova (SNR) implica que a emissão é produzida por partículas lá aceleradas. O espectro de raios-gama é resultado a partir da emissão de prótons e núcleos atômicos. A energia acima de ~GeVfornece uma evidência para estudarmos como a aceleração de partículas responde aos efeitos ambientais tais como a propagação de ondas de choque em nuvens dentas e como as particulares aceleradas são liberadas no espaço interestelar.”

SNR W44

“Nós finalmente conseguimos obter informações sobre a distribuição espacial nesta faixa de energia a partir de uma remanescente de supernova”, disse Tanaka a Symmetry.

Para detectar a origem dos raios cósmicos, os pesquisadores rastrearam as emissões de raios gama, radiação de alta energia, procedentes de uma remanescente de supernova conhecida como SNR W44. Os raios cósmicos tendem a produzir raios gama através de processos subatômicos ao interagir com o difuso gás interestelar. Os pesquisadores deduziram que os raios-gama detectados provavelmente foram criados desta maneira baseando-se no espectro observado de raios gama ou na quantidade de luz procedente em diferentes energias.

“Este artigo mostra que Fermi é capaz de determinar a origem dos raios gama”, disse Tanaka, de acordo com o que foi publicado na revista Symmetry. Conforme os trabalhos evoluam e compilem mais informação, a certeza certamente aumentará, concluiu Tanaka.

Confirmações são necessárias

“Não podemos afirmar com certeza que finalmente observamos a assinatura destes prótons”, disse Uchiyama, segundo o artigo. “Há outra possibilidade que temos de descartar. Mas se nós podemos mostrar essa conexão, será um enorme avanço. Os pesquisadores têm perseguido isto por quase 100 anos, desde quando entenderam pela primeira vez a composição dos raios cósmicos”.

Fontes

Symetry: Fermi telescope closes in on mystery of cosmic ray acceleration

Kavli Foundation: Fermi Telescope Closes in on Mystery of Cosmic Ray Acceleration

World Science: Mystery rays probably from bursting stars, scientists say

Science: Gamma-Ray Emission from the Shell of Supernova Remnant W44 Revealed by the Fermi LAT

._._.


2 comentários

  1. José

    Gostaria de saber de W44 é uma estrela ou foi estrela algum dia e em qual constelação pertence ou pertencia? Qual sua magnitude?
    Sem mais , obrigado

    1. ROCA

      José,

      A SNR W44 é uma nebulosa remanescente de supernova. Isto significa que ocorreu uma explosão de supernova de uma estrela massiva da qual restou uma estrela de nêutrons (pulsar) ou um buraco negro. A nebulosa é composta da matéria (os escombros) desta furiosa explosão estelar.

      No caso específico da SNR W44 estima-se que o objeto remanescente da explosão de supernova é o pulsar PSR B1853+01 (estrela de nêutrons em rotação, cujos pólos emitem jatos de radiação que periodicamente apontam para a Terra).

      Veja aqui sobre este pulsar:

      http://www.iop.org/EJ/abstract/1538-4357/464/2/L165

      e aqui:

      http://www.iop.org/EJ/article/0004-637X/579/1/404/55730.text.html

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