Telescópio Fermi Tenta Retirar "Dragões" do Mapa de Emissão de Raios Gamma de Fundo
Telescópio Fermi Tenta Retirar "Dragões" do Mapa de Emissão de Raios Gamma de Fundo
Um dos prazeres de contemplar antigos mapas é localizar regiões que foram pouco exploradas de modo que os cartógrafos chamam a atenção para regiões onde se podem ter monstros e dragões. Agora, os astrônomos, usando o Telescópio Espacial de Raios-Gamma Fermi da NASA se depararam com a mesma situação dos cartógrafos de antigamente. Um novo estudo da sempre presente névoa de raios gamma provenientes de fontes fora da galáxia mostra que menos de um terço das emissões tem suas origens em objetos que os astrônomos consideravam mais prováveis – jatos poderosos de buracos negros em galáxias ativas.
"Galáxias ativas podem explicar menos de 30% das emissões de raios gamma de fundo observadas pelo Fermi", diz Mario Ajello, astrofísico do Instituto Kavli para Astrofísica e Cosmologia de Partículas (KIPAC), localizado em conjunto no SLAC Laboratório do Acelerador Nacional e Universidade de Stanford. "Isso deixa muito espaço para descobertas científicas a medida que tentamos montar o quebra-cabeça do que pode ser responsável pelas emissões".
O céu se incandesce de raios gamma mesmo distante das fontes mais brilhantes, como os pulsares e as nuvens de gás da Via Láctea, ou as galáxias ativas mais luminosas. De acordo com a explicação convencional, essa radiação de fundo, representa as emissões acumuladas de um grande número de galáxias ativas que são tão apagadas e tão distantes que não podem ser caracterizadas como fontes individuais de raios gamma. "Graças ao Fermi, nós agora sabemos que esse não é somente o motivo", diz Ajello.
Galáxias ativas possuem buracos negros centrais com massa de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. À medida que a galáxia se colapsa em direção ao buraco negro, algumas partes são redirecionadas em jatos de partículas que viajam próximo a velocidade da luz.
Essas partículas podem produzir raios gamma de duas diferentes maneiras. Quando uma partícula choca-se com um fóton de luz visível ou infravermelha, o fóton pode então ganhar energia e se tornar um raio gamma. Se uma das partículas dos jatos choca-se com um núcleo de átomo de gás, a colisão pode criar uma partícula chamada píon, a qual então decai em um par de raios gamma.
Lançado em 11 de Junho de 2008, o Telescópio Espacial de Raios Gamma Fermi mapeia o céu de forma contínua e constante. A missão é uma parceria entre a astrofísica e a física de partículas, desenvolvida em colaboração com a NASA e o Departamento de Energia dos EUA e inclui importantes contribuições de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e EUA.
A equipe do Fermi analisou dados obtidos com o Telescópio de Grande Área (LAT) durante o primeiro ano de observações no espaço. O primeiro desafio foi eliminar as emissões provenientes da nossa própria galáxia.
"A radiação de fundo extragaláctica é muito fraca, e pode ser facilmente confundida com as emissões provenientes da Via Láctea", disse Marcus Ackermann, outro membro da equipe do Fermi. "Nós temos feito um trabalho muito meticuloso que consiste em separar os dois componentes de radiação e determinar o nível absoluto da radiação de fundo".
Ajello e seus colegas então compararam as emissões de galáxias ativas que o Fermi detectou diretamente com o número necessário para produzir a radiação de fundo extragaláctica observada. Das energias entre 0.1 e 100 bilhões de elétron volts (GeV) – ou algo em torno de 100 milhões a 30 bilhões de vezes a energia da luz visível – aquelas provenientes das galáxias ativas teriam um papel menor.
Então, o que pode estar contribuindo para a radiação extragaláctica de fundo? "Aceleração de partículas que ocorrem em um processo normal de formação de estrelas e galáxias é um forte candidato", diz Ackermann. "Então pode ser a aceleração de partículas no estágio final de fusões de estruturas de grande escala como nós observamos hoje, por exemplo, onde aglomerados de galáxias estão se fundindo".
Além disso, sempre existe a matéria escura, a misteriosa substância que não produz nem uma luz obscura, mas que a gravidade considera uma matéria normal. "A material escura pode ser um tipo de particular subatômica desconhecida. Se isso é verdade, as partículas da material escura podem interagir entre elas de modo a produzir raios gamma", adiciona Ajello.
Análises mais aprofundadas e exposições extras do céu, irão permitir a equipe do Fermi trazer contribuições fundamentais para essa área. Por enquanto, o melhor que podemos dizer sobre a radiação de fundo de raios gamma extragaláctico é: Aqui existem dragões.