Felizmente para a vida na Terra, a atmosfera do planeta bloqueia a maior parte da perigosa radiação gama.Mas por causa do
Essa descoberta foi chamada de bolhas de Fermi.Embora a natureza desse fenômeno ainda seja um mistério, os cientistas acreditam que eles estejam associados a um buraco negro supermassivo localizado no centro da Galáxia. Mas um novo estudo mostra que isso não é inteiramente verdade.
Como a radiação gama cósmica é estudada?
O universo é o lar de muitosfenômenos exóticos e belos, alguns dos quais podem gerar uma quantidade quase inimaginável de energia. Buracos negros supermassivos, fusões de estrelas de nêutrons, fluxos de gás quente movendo-se perto da velocidade da luz. Todos esses são apenas alguns exemplos de eventos que geram um fluxo de raios gama.
Lembre-se que a radiação gama é a maisforma de energia da radiação eletromagnética. Tem o comprimento de onda mais curto (menos de 2⋅10-10 m) e é um fluxo de fótons de alta energia. Tal radiação possui propriedades ionizantes, ou seja, pode transformar átomos em íons carregados.
Como a visão do nível do solo está bloqueada, os cientistas não podemnão tinha ideia da riqueza dos raios gama no céu até que os instrumentos de pesquisa foram lançados ao espaço. As primeiras observações acidentais foram feitas pelos satélites Vela, lançados na década de 1960 para monitorar testes nucleares proibidos.
Ilustração artística do satélite Vela orbitando a Terra. Imagem: Domínio Público, Link
Em 2 de julho de 1967, os detectores dos satélites Vela 4 eVela 3 registrou a primeira explosão de radiação gama, diferente de qualquer uma das assinaturas conhecidas associadas a armas. Análises posteriores mostraram que não tem nada a ver com a Terra e o teste da bomba atômica.
Um estudo completo da radiação gama emespaço começou com o lançamento do Telescópio Espacial Fermi em 2008. O dispositivo consiste em um monitor de explosão de raios gama e um amplo telescópio. Fermi usa cintiladores, ou seja, substâncias que podem brilhar quando absorvem radiação ionizante. A luz desses sensores é capturada por um fotodetector, que permite fixar a potência da radiação. Os cintiladores do telescópio estão nas laterais da espaçonave para ver todo o céu não obscurecido pela Terra.
O telescópio de grande área (LAT) detectaraios gama individuais, usando tecnologia semelhante aos aceleradores de partículas terrestres. Os fótons atingem finas folhas de metal, transformando-se em pares elétron-pósitron. Essas partículas carregadas viajam através de camadas alternadas de detectores de microfitas de silício, causando ionização que produz pequenos pulsos detectáveis de carga elétrica.
Ao longo dos anos, Fermi fez muitasdescobertas incríveis. Por exemplo, ele foi o primeiro a descobrir um pulsar que emite apenas raios gama, aprendeu que os restos de supernovas agem como um acelerador de partículas gigante e observou flashes de raios gama durante tempestades na Terra. Mas a descoberta mais surpreendente são as bolhas de Fermi.
Ilustração artística do telescópio Fermi. Imagem: Laboratório de imagens conceituais do Goddard Space Flight Center da NASA
Quanto mais pesquisas, mais mistérios
Em novembro de 2010, pesquisadores anunciaram queEm ambos os lados do núcleo da Via Láctea, foram descobertas duas grandes estruturas elípticas de plasma energético que emitem ondas gama e raios-X. Essas estruturas, chamadas bolhas de Fermi, se estendem por 25.000 anos-luz para cima e para baixo do centro galáctico. Para comparação, a distância dela ao Sol é de cerca de 26 mil anos-luz.
Ilustração artística de bolhas de Fermi. Vídeo: NASA
Radiação gama de fundo espalhada na galáxia eespaço circundante, interferiu na detecção anterior dessas estruturas gigantes incomuns. Mas o poder do telescópio Fermi e os avanços na tecnologia superaram esse problema.
Os pesquisadores acreditam que a origem das bolhasé um buraco negro supermassivo na galáxia. Além disso, eles devem ser ligados através dele. A hipótese mais popular sugere que o buraco negro está absorvendo ativamente matéria, lançando jatos gigantes de plasma visíveis no espectro eletromagnético. Fontes semelhantes foram descobertas anteriormente em outras galáxias.
Dados observacionais sobre bolhas de Fermi. Vídeo: NASA
Para confirmar essa teoria, os cientistas procuraram“chaminés” são jatos colunares de plasma perpendiculares ao plano da galáxia. Logo algo semelhante foi notado e posteriormente medido dentro das bolhas de Fermi.
Pesquisas posteriores, no entanto, forneceram novosperguntas. Descobriu-se que as bolhas não parecem simétricas, como a teoria sugeria. Enquanto em um deles foi traçada uma imagem clara da "chaminé", no outro - no processo de medições, começou a desaparecer. Além disso, um estranho ponto brilhante "casulo" foi encontrado em um deles, o que não pode ser explicado de forma alguma.
A natureza misteriosa do "casulo"
Explorando as pétalas das bolhas de Fermi, os pesquisadoresdescobriram que eles são cobertos com várias estruturas misteriosas que consistem em raios gama muito brilhantes e proeminentes. Um dos pontos mais brilhantes foi encontrado no lobo sul e foi chamado de casulo de Fermi.
Casulo Fermi. Imagem: Kavli IPMU
Em um artigo publicado recentemente na revista NatureAstronomia, os pesquisadores relataram que foram capazes de determinar a natureza desse casulo. Em seu trabalho, os cientistas analisaram dados dos telescópios espaciais GAIA e Fermi para mostrar que o casulo de Fermi realmente surge da radiação da Galáxia Elíptica Anã de Sagitário (SagDEG).
Esta galáxia satélite da Via Láctea é visível quandoobservação da Terra através das bolhas de Fermi. Devido à sua órbita estreita, perdeu muito do seu gás interestelar enquanto orbita a nossa Galáxia, e muitas das suas estrelas foram arrancadas do seu disco estelar e puxadas para as correntes que seguem o SagDEG.
Localização do Sol e da Galáxia Elíptica Anã em Sagitário. Imagem: Kavli IPMU
Esta galáxia é virtualmente desprovida de material paraformação de estrelas e processos ativos. No entanto, ainda pode ocultar fontes de radiação gama. Em seu trabalho, os astrofísicos mostraram que o misterioso brilho do casulo de Fermi pode ser explicado pelos muitos pulsares de milissegundos localizados na galáxia SagDEG.
Pulsares de milissegundos são remanescentescertos tipos de estrelas, muito mais massivas que o Sol, que estão em sistemas binários próximos. Sob a influência da rotação extrema, eles lançam partículas aceleradas no espaço. Elétrons liberados por pulsares de milissegundos colidem com fótons cósmicos de fundo de micro-ondas de baixa energia, empurrando-os em direção aos raios gama de alta energia.
Embora os pesquisadores fossem capazes de explicar umao efeito associado às bolhas de Fermi, a natureza complexa desse fenômeno e da radiação gama cósmica em geral permanece um mistério. Embora os núcleos galácticos ativos fossem considerados a principal fonte de raios gama, agora se sabe que isso está errado.
Uma hipótese alternativa sugere quea interação desconhecida da matéria escura pode formar a maior parte dessa radiação. Os cientistas poderão descobrir em novos experimentos, e talvez pistas adicionais contenham misteriosas bolhas de Fermi.
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Imagem da capa: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.