Misteriosa fonte de energia ultra-alta investigada por astrônomos

Astrônomos da Universidade de Maryland e da Universidade Tecnológica de Michigan inspecionaram uma misteriosa fonte de raios gama de ultra-alta energia conhecida como LHAASO J2108+5157. Os resultados do estudo, publicado em 31 de agosto no servidor de pré-impressão arXiv, podem nos ajudar a desvendar a verdadeira natureza desta fonte. 

Mapa de significância da região LHAASO J2108+5157 usando aproximadamente 2.400 dias de dados obtidos pelo HAWC. Crédito: Kumar et al., 2023.

Fontes que emitem radiação gama com energias de fótons entre 100 GeV e 100 TeV são chamadas de fontes de raios gama de energia muito alta (VHE), enquanto aquelas com energias de fótons acima de 0,1 PeV são conhecidas como fontes de raios gama de energia ultra-alta (UHE). A natureza destas fontes ainda não é bem compreendida; portanto, os astrônomos estão constantemente em busca de novos objetos desse tipo para caracterizá-los, o que poderia lançar mais luz sobre suas propriedades em geral.

Uma equipe de astrônomos liderada por Sajan Kumar, da Universidade de Maryland, decidiu examinar mais de perto uma fonte de raios gama UHE designada LHAASO J2108+5157. É uma fonte pontual com uma extensão inferior a 0,39 graus, conhecida por estar associada à nuvem molecular [MML2017]4607 – localizada a cerca de 10.700 anos-luz de distância. 

A observação anterior do LHAASO J2108+5157 não detectou nenhuma contraparte de raios X e descobriu-se que a fonte de raios X mais próxima é o binário eclipsante RX J2107.3+5202 com a separação de cerca de 0,3 graus. Dado que até agora não foram detectados pulsares poderosos ou remanescentes de supernova nas proximidades de LHAASO J2108+5157, é difícil determinar a origem da sua emissão de raios gama, uma vez que pode ser explicada por modelos hadrónicos e leptónicos. 

Portanto, a equipe de Kumar observou LHAASO J2108+5157 com o Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) e o High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC), a fim de lançar mais luz sobre os raios gama UHE emitidos. 

As observações não encontraram nenhuma emissão significativa perto da posição de LHAASO J2108+5158. Os astrônomos também realizaram análises espectrais na região circular com raio de 0,09 graus em torno da posição do LHAASO J2108+5157, medindo limites superiores de fluxo diferencial em energia de 1,0, 3,98 e 15,38 TeV – consistente com estudos anteriores. 

Os limites superiores obtidos excluem o modelo hadrônico e sugerem uma origem leptônica de emissão de poucos TeV a centenas de TeV de energia. No entanto, os investigadores notaram que uma nova nuvem molecular foi recentemente identificada nas proximidades de LHAASO J2108+5157, o que lança mais luz sobre a origem da emissão de raios gama observada. 

“A morfologia desta nova nuvem está altamente correlacionada com a emissão de raios gama LHAASO J2108+5157 até 2 GeV do Fermi-LAT e a emissão detectada pelo LHAASO. Isto torna mais provável que os raios gama sejam produzidos através do canal hadrônico com moléculas moleculares. nuvem como o principal alvo das partículas de raios cósmicos aceleradas por PeVatrons não identificados”, concluíram os astrônomos. 

Eles acrescentaram que futuras observações por CTA e análises na banda de raios X são necessárias para compreender completamente a natureza do LHAASO J2108+5157.

Fonte:  phys.org