1158: Descoberta fonte de um dos mais poderosos feixes de luz

ESA / NASA
Conceito de artista que ilustra um quasar ou um buraco negro

Os poderosos fotões da radiação gama foram produzidos por um fenómeno nunca antes visto em torno de um quasar em miniatura. Esta descoberta poderá ajudar os cientistas a entender o que acontece no centro caótico da Via Láctea.

O SS 433 é um dos sistemas estelares exóticos mais observados – é um sistema binário onde o principal centro gravitacional será, provavelmente, um buraco negro com uma massa que supera a do Sol, capaz de sugar nuvens de gás e poeiras.

O SS 433 é uma versão menor dos tipos de quasares que podem ser encontrados no centro das galáxias e torna-se relativamente fácil de estudar dada a sua proximidade para com o planeta Terra.

Assim, uma equipa internacional de astrofísicos conseguiu examinar as características do SS 433, descobrindo que a energia de alguns dos fotões emitidos pelo seu plasma é tão forte quanto as ondas de luz.

O estudo foi publicado na revista Nature a 3 de Outubro e nele a equipa afirma ter descoberto uma nova fonte para essas ondas de luz de alta energia – o que poderá lançar pistas sobre os “primos” mais robustos da SS 433.

A fricção intensa existente no SS 433 tem como resultado a emissão de calor que por sua vez produz um plasma que é então canalizado por fortes campos magnéticos em feixes de protões e electrões que se estendem por toda a galáxia.

Estudar quasares é um dos grandes desafios dos cientistas, isto porque eles não existem perto de nós – o mais aproximado é o Markarian 231, composto por um par de buracos negros supermassivos que giram em torno um do outro numa galáxia a quase 600 milhões de anos-luz.

A longínqua distância a que este quasar se encontra faz com que a mini-versão SS 433 seja muito atractiva para os cientistas.

Não sendo uma novidade para os cientistas, este micro-quasar existe nos mapas há quase 30 anos mas apesar da sua reduzida dimensão, o micro-quasar emite dois poderosos feixes com 130 anos-luz de comprimento, canalizados pelos seus campos magnéticos e atingindo velocidades de pouco mais de 25% da velocidade da luz.

Agora, depois de vários anos de observações feitas usando o High-Altitude Water Cherenkov Observatory Gamma-Ray Observatory (HAWC), cientistas mostraram que há fotões mais energéticos a serem produzidos por estes gigantescos feixes de plasma.

Petra Huentemeyer, físico e coordenador do HAWC, classifica o Observatório HAWC como “o instrumento mais sensível para fotões de alta energia que só começou a recolher dados a partir de 2015″.

Conclusões

Baseado nas observações com o HAWC, os físicos determinaram que há fotões com energias de pelo menos 25 teraeletronvolts (TeV) – 25 mil bilhões de electrões-volt – a serem emitidos pelos jactos do SS 433.

De ter em conta que esta energia apresentada é 25 bilhões de vezes superior ao tipo de energia da luz que podemos ver e é 10 vezes maior do que qualquer medida anteriormente registada em micro-quasares.

Apesar de não chegar perto dos recordes de energia registado, este valor é classificado como uma das ondas de luz mais energéticas que passaram pela Terra.

“Fotões-gama com energias de 25 TeV têm de ser produzidos por partículas de energia ainda mais altas“, afirma Francisco Salesa Greus, físico do Instituto de Física Nuclear de Cracóvia, da Academia de Ciências da Polónia.

“Podem ser protões mas teriam de ter enormes energias a um nível de 250 TeV”, acrescentou o físico.

Contudo, ao comparar os resultados obtidos através do Observatório HAWC com outras observações, a equipa de investigadores descartou a possibilidade de serem protões as fontes dessa emissão.

Em vez disso, os cientistas concluíram que os raios gama poderiam ser gerados por electrões muito mais leves nos “jactos” de plasma que teriam colidido nas micro-ondas ecoando ainda pelo espaço, muito depois do Big Bang.

Esta teoria nunca antes tinha sido apresentada, o que oferece uma nova forma potencialmente útil para entender a dinâmica dos quasares dentro das galáxias.

“O SS 433 é um sistema estelar incomum e a cada ano que passa, algo novo é teorizado” afirmou o co-autor do estudo, Segev BenZvi, da Universidade de Rochester.

Por ZAP
18 Outubro, 2018

 

1001: Na Física, sete fotões comportam-se como mil milhões

CIÊNCIA

(CC0/PD) insspirito / pixabay

Uma equipa de físicos revelou que só são necessários sete partículas quânticas, os fotões, para que estas se comportem como se estivem numa multidão de mil milhões, segundo um novo estudo. 

Num novo estudo, publicado nesta segunda-feira na Nature Physics, os cientistas explicam um sistema composto por poucas partículas actua como um sistema maior, permitindo aos cientistas estudar o comportamento quântico mais facilmente.

Em grandes escalas, a matéria sofre alterações, a chamadas transições de fase, nas quais, por exemplo, a água líquida transforma-se num sólido (gelo) ou em vapor. Os cientistas costumam observar estas alterações em grandes massas de moléculas, mas nunca em aglomerados tão pequenos.

Na nova pesquisa, os físicos observaram a transição de fase em sistemas compostos por apenas sete partículas de luz, os fotões, num estado físico raro e exótico conhecido como Condensado Bose-Einstein (BEC) – estado no qual se pode atingir temperaturas extremamente frias, começando, consequentemente as partículas a misturar-se e a agir em uníssono.

Como os fotões são “pacotes” de luz – isto é, são feitos de luz e não de matéria – parece estranho que estas partículas de luz passem por transições de fase. No entanto, uma pesquisa levada a cabo em 2010 por equipa de cientistas alemães mostrou que os fotões podem ser induzidos de forma a comportar-se como os BEC.

Nesta experiência, os investigadores quiseram descobrir o número mínimo de fotões necessários para que estas partículas interagissem e exibissem um comportamento semelhante aos BEC.

Recorrendo a um laser, os investigadores dispararam fotões para uma “armadilha” semelhante a um espelho e observaram a interacção para descobrir quando é que um BEC emergia. Em média, descobriram que eram necessários sete fotões para que as partículas formassem um BEC, começando a agir como uma única partícula.

A nova experiência define o número mínimo de partículas necessárias – sete fotões – para que se dê uma transição de fase.

“Agora que está confirmado que a transição de fase é também um conceito útil em sistemas tão pequenos, podemos explorar as suas propriedades de formas que não seriam possíveis em sistemas maiores”, disse o autor principal do estudo Robert Nyman, físico do Imperial College London em comunicado.

Sinteticamente, o novo estudo veio demonstrar que, mesmo em escalas mais pequenas, a transição dos fotões ocorre de forma incrivelmente semelhante ao que é registados na escalas maiores – na Física, sete fotões comportam-se como mil milhões.

Por ZAP
12 Setembro, 2018

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