Microquasar próximo da Terra libera radiação cósmica extrema

 Microquasares na nossa galáxia, a Via Láctea, como o V4641 Sagittarii, foram descobertos emitindo partículas de luz (fótons) com níveis de energia que antes só eram vistos em quasares muito distantes. 

Os microquasares são agora conhecidos por emitir fótons de energia incrivelmente alta, desafiando velhas teorias de radiação cósmica somente de quasares distantes e mudando nosso estudo de fenômenos galácticos. Crédito: SciTechDaily.com 

Essa descoberta feita pelo observatório HAWC mostra que esses objetos próximos podem contribuir bastante para a radiação cósmica, permitindo que a gente estude de forma mais clara e direta como são emitidos os raios cósmicos e como se formam os jatos de matéria no espaço.

Revolução no Estudo da Radiação Cósmica:

Radiação eletromagnética com energia muito alta não é produzida apenas por jatos de matéria saindo dos núcleos de galáxias distantes, mas também por objetos que lançam jatos dentro da nossa própria galáxia, chamados microquasares. Essa descoberta feita pelos cientistas do Observatório de Raios Gama de Grande Altitude HAWC é muito importante porque muda o que sabíamos sobre como a radiação cósmica de energia ultra-alta é formada.

Fontes de raios cósmicos de alta energia nas proximidades do microquasar V4641 Sag, à esquerda com energias acima de um teraeletronvolt, à direita – centenas de teraeletronvolts. A localização do microquasar é marcada com um ponto amarelo. Crédito: IFJ PAN / HAWC

Desde que os raios cósmicos foram descobertos pelo cientista Victor Hess, em 1912, os astrônomos acreditavam que as fontes responsáveis por acelerar essas partículas até as maiores energias na nossa galáxia eram restos de explosões de supernovas (as chamadas “remanescentes de supernova”). Mas novos dados do HAWC mostraram que os microquasares também podem ser as fontes dessa radiação extremamente energética. Cientistas do Instituto de Física Nuclear da Academia de Ciências da Polônia (IFJ PAN), em Cracóvia, desempenharam um papel importante nessa descoberta.

Fenômenos de Alta Energia no HAWC:

O observatório HAWC foi construído na encosta de um vulcão no México para registrar partículas e fótons que chegam do espaço com energias muito altas. Ele é composto por 300 tanques de água com detectores especiais que captam flashes de luz muito rápidos, chamados de radiação Cherenkov, que aparecem quando uma partícula viaja mais rápido do que a luz na água.

Normalmente, o HAWC detecta fótons gama com energias de centenas de gigaeletronvolts a centenas de teraeletronvolts, o que é muito maior do que a energia dos fótons de luz visível e mais de uma dúzia de vezes maior que a energia das partículas aceleradas no maior acelerador de partículas do mundo, o LHC.

Observatório de raios gama High-Altitude Water Cherenkov (HAWC), localizado nas encostas do vulcão mexicano Sierra Negra. Crédito: Observatório HAWC

O Papel dos Quasares e Microquasares

Os quasares são núcleos de galáxias com buracos negros supermassivos que absorvem matéria de um disco que os rodeia. Nesse processo, jatos estreitos e longos de matéria são lançados dos polos do buraco negro a velocidades próximas à da luz, produzindo ondas de choque. Nessas ondas de choque, fótons de energias extremamente altas são criados, chegando a centenas de teraeletronvolts.

Os quasares estão localizados em galáxias distantes, a milhões ou bilhões de anos-luz de nós, como o quasar Markarian 231, que fica a 600 milhões de anos-luz da Terra. Já os microquasares são sistemas mais próximos, compostos por uma estrela massiva e um buraco negro que absorve sua matéria, emitindo jatos que podem ter centenas de anos-luz de comprimento. Existem algumas dezenas de microquasares descobertos até agora na nossa galáxia.

Observações Inéditas de Microquasares:

“Os fótons detectados dos microquasares geralmente têm energias muito mais baixas do que os dos quasares. Normalmente, estamos falando de valores na casa de dezenas de gigaeletronvolts. Mas, observamos algo incrível nos dados do HAWC: fótons vindos de um microquasar na nossa galáxia, com energias milhares de vezes maiores do que o normal!”, disse a Dra. Sabrina Casanova, uma das cientistas que liderou a descoberta.

A Importância do V4641 Sagittarii:

A fonte desses fótons superenergéticos, que chegam a 200 teraeletronvolts, é o microquasar V4641 Sagittarii, localizado na constelação de Sagitário, a cerca de 20 mil anos-luz da Terra. Esse sistema é composto por um buraco negro com massa seis vezes maior que a do Sol e uma estrela gigante com massa três vezes maior que a do Sol. Os dois orbitam em torno de um centro comum, completando uma volta a cada três dias. O jato emitido pelo V4641 Sagittarii é direcionado para o Sistema Solar, e, por causa da alta velocidade, parece se mover mais rápido do que a luz (nove vezes mais rápido).

“Ao que tudo indica, o V4641 Sagittarii não é único. Fótons extremamente energéticos também foram detectados de outros microquasares, como os observados pelo observatório LHAASO. Parece provável que os microquasares contribuam significativamente para a radiação cósmica de alta energia na nossa galáxia”, acrescenta a Dra. Casanova.

Conclusão – Uma Nova Era na Astrofísica:

Essa nova descoberta é importante não só para os cientistas que estudam raios cósmicos. Ela mostra que, a uma distância relativamente pequena da Terra, existem processos de formação de jatos e produção de fótons ultra-energéticos semelhantes aos que ocorrem nos núcleos de galáxias ativas distantes, mas em uma escala menor.

Esses processos nos microquasares acontecem em períodos de tempo muito mais curtos – em dias, e não em milhares ou milhões de anos. Além disso, os fótons dos microquasares não precisam viajar por milhões de anos-luz pelo espaço, onde poderiam ser dispersos ou absorvidos.

Tudo isso significa que os astrofísicos, pela primeira vez, têm a chance de observar de forma abrangente e praticamente sem interferências os processos cruciais para a evolução das galáxias.

Fonte: scitechdaily.com