2480: Lua brilha mais do que o Sol em imagens do Fermi da NASA

Estas imagens mostram a visão cada vez mais aprimorada do brilho de raios-gama da Lua do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA. Cada imagem de 5 por 5 graus é centrada na Lua e mostra raios-gama com energias acima dos 31 milhões de electrões-volt, dezenas de milhões de vezes superiores à da luz visível. Nestas energias, a Lua é realmente mais brilhante do que o Sol. As cores mais brilhantes indicam um maior número de raios-gama. Esta sequência de imagens mostra como exposições mais longas, variando de dois a 128 meses (10,7 anos), melhorou a visão.
Crédito: NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi

Se os nossos olhos pudessem ver radiação altamente energética chamada raios-gama, a Lua pareceria mais brilhante do que o Sol! É assim que o Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA tem visto o nosso vizinho no espaço ao longo da última década.

As observações de raios-gama não são sensíveis o suficiente para ver claramente a forma de disco da Lua ou quaisquer características da superfície. Em vez disso, o LAT (Large Area Telescope) do Fermi detecta um brilho proeminente centrado na posição da Lua no céu.

Mario Nicola Mazziotta e Francesco Loparco, ambos do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália em Bari, têm analisado o brilho da radiação gama da Lua como forma de entender melhor um outro tipo de radiação espacial: partículas velozes chamadas raios cósmicos.

“Os raios cósmicos são principalmente fotões acelerados por alguns dos fenómenos mais energéticos do Universo, como ondas de choque de estrelas explosivas e jactos produzidos quando a matéria cai em buracos negros,” explicou Mazziotta.

Dado que as partículas são electricamente carregadas, são fortemente afectadas por campos magnéticos, que a Lua não possui. Como resultado, até raios cósmicos de baixa energia podem alcançar a superfície, transformando a Lua num prático detector espacial de partículas. Quando os raios cósmicos atacam, interagem com a superfície poeirenta da Lua, de nome rególito, para produzir emissão de raios-gama. A Lua absorve a maioria destes raios-gama, mas alguns escapam.

Mazziotta e Loparco analisaram as observações lunares do LAT do Fermi para mostrar como a visão melhorou durante a missão. Eles reuniram dados de raios-gama altamente energéticos acima dos 31 milhões eV (electrão-volt) – mais de 10 milhões de vezes superior à energia da luz visível – e organizaram-nos ao longo do tempo, mostrando como exposições mais longas melhoram a visão.

“Vista a estas energias, a Lua nunca passaria pelo seu ciclo mensal de fases e ficaria sempre Cheia,” explicou Loparco.

À medida que a NASA planeia enviar novamente seres humanos à Lua até 2024 através do programa Artemis, com o objectivo eventual de enviar astronautas a Marte, a compreensão dos vários aspectos do ambiente lunar assume uma nova importância. Estas observações de raios-gama são uma lembrança de que os astronautas da Lua precisarão de protecção contra os mesmos raios cósmicos que produzem esta radiação gama de alta energia.

Embora o brilho de raios-gama da Lua seja surpreendente e impressionante, o Sol ainda brilha mais, com energias superiores a mil milhões de electrões-volt. Os raios cósmicos com energias mais baixas não alcançam o Sol porque o seu poderoso campo magnético os impede. Mas os raios-gama muito mais energéticos podem penetrar este campo magnético e atingir a atmosfera mais densa do Sol, produzindo raios-gama que chegam ao Fermi.

Embora a Lua, em raios-gama, não mostre um ciclo mensal de fases, o seu brilho varia com o tempo. Os dados do LAT do Fermi mostram que o brilho da Lua varia em cerca de 20% ao longo do ciclo de 11 anos do Sol. As variações na intensidade do campo magnético do Sol durante o ciclo mudam a quantidade de raios cósmicos que chegam à Lua, alterando a produção de raios-gama.

Astronomia On-line
20 de Agosto de 2019

 

1320: Um sistema estelar na Via Láctea ameaça morrer com uma colossal explosão

ESO/Callingham et al.

Pela primeira vez, astrónomos encontraram um sistema estelar na Via Láctea que pode produzir uma explosão de raios gama – um dos fenómenos conhecidos mais brilhantes e energéticos do Universo.

O sistema estelar é oficialmente chamado 2XMM J160050.7-514245, mas os investigadores apelidaram-no de “Apep“, em homenagem à divindade egípcia do caos.  O nome relaciona-se com o facto de o sistema estar cercado de longos “cata-ventos” de matéria lançados no espaço.

Estes cata-ventos têm origem num par de estrelas binárias “Wolf-Rayet” que orbitam no centro do sistema. Estão tão perto um do outro que parecem uma única luz brilhante, abaixo da terceira estrela do sistema, mais fraca e mais distante.

As estrelas de Wolf-Rayet são sóis ultra-massivos que atingiram o fim das suas vidas e queimaram todo o seu hidrogénio. Portanto, fundem elementos mais pesados, girando rapidamente e lançando material para o espaço.

Estas estrelas são brilhantes o suficiente para que os astrónomos possam detectar a sua presença – mesmo quando residem noutras galáxias. Quando os seus núcleos entram em colapso, provocando super-novas, os astrónomos acreditam que podem criar longas explosões de raios gama, às vezes detectadas vindas do espaço profundo.

Num artigo publicado a 19 de Novembro na revista Nature Astronomy, investigadores relatam que a Apep é uma boa candidata para este tipo de explosão, tornando-se o primeiro sistema estelar do género descoberto na Via Láctea.

Os longos cata-ventos resultam de ventos estelares que se afastam do sistema binário a cerca de 3.400 quilómetros por segundo. As estrelas Wolf-Rayet devem estar a girar extraordinariamente rápido para atirar toda a matéria – quase rápido o suficiente para se separar, segundo o estudo.

Explosões de raios gama podem explicar porque (ainda) não encontrámos extraterrestres

Há finalmente uma explicação científica para o facto de os humanos não terem encontrado até ao momento vida extraterrestre. Não, não…

1166: TUDO EM FAMÍLIA: DETECTADO PARENTE DE FONTE DE ONDAS GRAVITACIONAIS

Um objecto de nome GRB 150101B, detectado originalmente como uma explosão de raios-gama pelo Telescópio Fermi da NASA em Janeiro de 2015, pode indicar uma fusão entre duas estrelas de neutrões. Esta imagem mostra dados do Observatório de raios-X Chandra (roxo nas inserções) em contexto com uma imagem óptica de GRB 150101B pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/GSFC/UMC/E. Troja et al.; óptico e infravermelho – NASA/STScI

Há cerca de um ano, os astrónomos relataram animadamente a primeira detecção de ondas electromagnéticas, ou luz, de uma fonte de ondas gravitacionais. Agora, um ano depois, investigadores estão a anunciar a existência de um parente cósmico desse acontecimento histórico.

A descoberta foi feita usando dados obtidos pelo Observatório de Raios-X Chandra, pelo Telescópio Espacial de Raios-Gama Fermi, pelo Observatório Swift Neil Gehrels, pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio do Discovery Channel.

O objecto do novo estudo, de nome GRB 150101B, foi reportado pela primeira vez como uma explosão de raios-gama detectada pelo Fermi em Janeiro de 2015. Esta detecção e observações de acompanhamento, noutros comprimentos de onda, mostram que GRB 150101B partilha semelhanças notáveis com a fusão de estrelas de neutrões e fonte de ondas gravitacionais descoberta pelo LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) e pelo seu equivalente europeu Virgo em 2017, conhecida como GW170817. O estudo mais recente conclui que esses dois objectos separados podem, de facto, estar relacionados.

“É um grande passo, ir de um objecto detectado para dois,” comenta Eleonora Troja, autora principal do estudo, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland e da Universidade de Maryland em College Park. “A nossa descoberta diz-nos que eventos como GW170817 e GRB 150101B podem representar uma nova classe de objectos em erupção que ligam e desligam raios-X e podem, na verdade, ser relativamente comuns.”

Troja e colegas pensam que tanto GRB 150101B como GW170817 foram provavelmente produzidos pelo mesmo tipo de evento: a fusão de duas estrelas de neutrões, uma coalescência que gerou um jacto estreito, ou feixe, de partículas altamente energéticas. O jacto produziu uma explosão curta e intensa de raios-gama (GRB), um flash de alta energia que pode durar apenas alguns segundos. GW170817 provou que esses eventos também podem criar ondulações no próprio espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais.

A aparente correspondência entre GRB 150101B e GW170817 é impressionante: ambos produziram uma explosão de raios-gama invulgarmente ténue, ambos foram uma fraca fonte de luz azul com a duração de alguns dias e a emissão de raios-X durou muito mais tempo. As galáxias hospedeiras são também incrivelmente similares, com base em observações do Telescópio Espacial Hubble e do Telescópio do Discovery Channel. Ambas são galáxias elípticas brilhantes com uma população de estrelas com alguns milhares de milhões de anos e sem evidências de nova formação estelar.

“Temos um caso de semelhanças cósmicas,” comenta o co-autor Geoffrey Ryan da Universidade de Maryland em College Park. “Parecem iguais, agem da mesma maneira e vêm de vizinhanças semelhantes, de modo que a explicação mais simples é que pertencem à mesma família de objectos.”

Nos casos, tanto de GRB 150101B como de GW170817, o aumento lento na emissão de raios-X, em comparação com a maioria dos GRBs, implica que a explosão tenha provavelmente sido vista “fora do eixo”, isto é, com o jacto não apontando directamente para a Terra. A descoberta do objecto GRB 150101B representa apenas a segunda vez que os astrónomos detectaram um GRB curto fora do eixo.

Embora existam muitas semelhanças entre GRB 150101B e GW170817, existem duas diferenças muito importantes. Uma é a sua localização. GW170817 está a cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra, enquanto GRB 150101B está a mais ou menos 1,7 mil milhões de anos-luz de distância. Mesmo que o LIGO estivesse em operação no início de 2015, muito provavelmente não teria detectado ondas gravitacionais de GRB 150101B devido à sua distância maior.

“A beleza de GW170817 é que nos deu um conjunto de características, como marcadores genéticos, para identificar novos membros da família de objectos explosivos a distâncias ainda maiores do que o LIGO pode actualmente alcançar,” afirma o co-autor Luigi Piro do Instituto Nacional de Astrofísica em Roma, Itália.

A emissão óptica de GRB150101B está em grande parte na porção azul do espectro, fornecendo uma pista importante de que este evento envolveu o que chamamos de uma quilo-nova, como visto em GW170817. Uma quilo-nova é uma explosão extremamente poderosa que não apenas liberta uma grande quantidade de energia, mas também produz elementos importantes como ouro, platina e urânio que outras explosões estelares não produzem.

É possível que algumas fusões como as vistas em GW170817 e GRB 150101B tenham sido detectadas anteriormente como GRBs curtos, mas não foram identificadas com outros telescópios. Sem detecções em comprimentos de onda mais longos, como raios-X ou no visível, as posições dos GRBs não são precisas o suficiente para determinar em qual galáxia estão localizadas.

No caso de GRB 150101B, os astrónomos pensaram inicialmente que o equivalente era uma fonte de raios-X detectada pelo Swift no centro de uma galáxia, provavelmente de material a cair para um buraco negro super-massivo. No entanto, as observações de acompanhamento com o Chandra detectaram a homóloga verdadeira longe do centro da galáxia hospedeira.

A outra diferença importante entre GW170817 e GRB 150101B é que sem a detecção de ondas gravitacionais, a equipa não conhece as massas dos dois objectos que se fundiram. É possível que a fusão tenha ocorrido entre um buraco negro e uma estrela de neutrões, em vez de duas estrelas de neutrões.

“Precisamos de mais casos como GW170817 que combinam dados de ondas gravitacionais com electromagnéticos para encontrar um exemplo entre uma estrela de neutrões e um buraco negro. Essa detecção seria a primeira do tipo,” comenta o co-autor Hendrik Van Eerten da Universidade de Bath, no Reino Unido. “Os nossos resultados encorajaram-nos para encontrar mais fusões e para fazer uma tal detecção.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista Nature Communications e está disponível online.

Astronomia On-line
19 de Outubro de 2018

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936: Raios gama expelidos próximo de um buraco negro parecem “reverter o tempo”

ESO/A. Roquette

Quando uma estrela massiva colapsa num buraco negro, envia um sinal muito brilhante na forma de explosões de raios gama. Agora, os cientistas descobriram algo muito peculiar sobre estes misteriosos sinais, que são reversíveis no tempo.

Um estudo recente, cujo artigo científico foi publicado recentemente no Astrophysical Journal, descobriu que as rajadas de raio gama são reversíveis no tempo, o que significa que a onda de luz brilhante é expelida de uma forma e, mais tarde, expelida novamente mas de forma inversa.

Os cientistas não sabem o que está a causar estes sinais de raios gama invertidos no tempo, mas a física em torno dos buracos negros é tão estranha que nada deve ser descartado.

“Explosões de raios gama são as fontes mais luminosas conhecidas na natureza. Produzem mais energia do que qualquer outra coisa que emite luz”, explicou o principal autor do estudo, Jon Hakkila, astrofísico e reitor da Escola de Pós-Graduação da Faculdade de Charleston, nos Estados Unidos.

Quando duas estrelas de neutrões colidem, emitem rajadas curtas de raios gama enquanto formam um buraco negro. Super-novas, ou explosões de estrelas, produzem explosões de raios gama mais longas à medida que as estrelas agonizantes entram em colapso em buracos negros. Para ambos os tipos de explosões de raios gama, a maior parte da energia vem na forma de “pulsos”.

Hakkila analisou esses diferentes pulsos de raios gama isoladamente e descobriu que cada pulso tinha três picos distintos onde a luz aumentava e diminuía em intensidade.

A equipa de cientistas descobriu então que a estrutura desses picos era muito parecida com os reflexos de um espelho, isto porque as partes dos pulsos anteriores que surgiram primeiro estavam a aparecer em último lugar, e pulsos subsequentes.

Foi então que a equipa descobriu que seis das explosões de raios gamas mais brilhantes, detectadas pelo Observatório de Raios Gama Compton, da NASA, continham assinaturas de luz com “reversão de tempo”. “Todos têm essa assinatura de brilho que flutua e volta no tempo”, explicou Hakkila.

De uma forma prática e para entender como funciona, imagine que ligava três interruptores: segundo este processo de reversão, ligaria o A, seguido do B e por último o C, e desligaria sempre i C primeiro, depois o B e finalmente o A.

Uma explosão de raios gama representa a formação de um buraco negro, e acontecem todo o tipo de coisas estranhas tanto no espaço e no tempo como na relação entre espaço e tempo na vizinhança de um buraco negro”, esclarece Hakkila.

Apesar de a explosão não estar propriamente a reverter o tempo através de um mecanismo qualquer de radiação, os cientistas não podem excluir nenhuma hipótese.

Ainda assim, a explicação mais plausível assenta na forma como uma onda de choque se move através da matéria. Quando uma estrela explode, uma grande onda de choque pode mover-se através de um determinado material, atingindo, por exemplo, o aglomerado A, depois o B e por fim o C. Para causar o sinal reverso no tempo, a onda teria que, de alguma forma, voltar por esses aglomerados na ordem inversa.

Esse processo poderia acontecer de duas formas: ou a onda tem de atingir algum tipo de superfície reflexiva, semelhante a um espelho, ou os aglomerados devem ser distribuídos de uma forma bizarra que não faz sentido se usarmos a física comum para explicar.

No entanto, nem todos estão convencidos de que a inversão de tempo é a melhor explicação para os sinais de raio gama. Bing Zhang, professor de astrofísica da Universidade de Nevada, nos EUA, é um deles.

A descoberta é baseada na suposição de que cada explosão de raios gama é “composta por vários pulsos bem definidos”, cada um com uma forma que pode ser descrita através de uma equação matemática. Contudo, sustenta, a forma e a natureza desses pulsos podem ser mais complicadas do que uma simples forma matemática.

Por ZAP
30 Agosto, 2018

(Foram corrigidos 2 erros ortográficos ao texto original)

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253: Cientistas criam explosões de raios gama em laboratório pela primeira vez

ESO/A. Roquette

Investigadores de uma equipa internacional conseguiram recriar uma “mini versão” de uma explosão de raios gama em laboratório, abrindo novas vias para investigar as suas propriedades.

Explosões de raios gama são os eventos mais brilhantes já observados no universo, mas só duram alguns segundos ou minutos. Apesar da sua intensidade, os cientistas não sabem exactamente o que causa essas rajadas. Há até quem acredite que algumas dessas explosões podem ser mensagens enviadas por civilizações alienígenas avançadas.

Uma teoria bem aceite para uma das origens dos poderosos raios gama, no entanto, é que são emitidos com outras partículas libertadas por objectos astrofísicos maciços, como buracos negros.

Esta é a hipótese: quando activos, os buracos negros lançam determinados jactos. Esses jactos são principalmente compostos por electrões e “antimatéria”, os positrões. Esses jactos possuem campos magnéticos fortes auto-gerados. A rotação das partículas à volta desses campos produz potentes explosões de raios gama.

Isso torna as explosões de raios gama extremamente interessantes para os astrofísicos, uma vez que podem revelar propriedades-chave dos objectos dos quais se originam. Infelizmente, estudar essas explosões não é fácil precisamente porque não é fácil estudar buracos negros.

Não só as explosões são muito rápidas, como também são originadas em galáxias distantes, às vezes até a milhares de milhões de anos-luz da Terra. Logo, recriar essa radiação em laboratório é uma alternativa muito mais atractiva.

Um grupo que incluiu o cientista Gianluca Sarri, da Queen’s University Belfast, na Irlanda do Norte, além de colaboradores dos EUA, França, Reino Unido e Suécia, recentemente conseguiu criar a primeira réplica em pequena escala do fenómeno, usando um dos lasers mais intensos da Terra, o laser Gemini, hospedado no Laboratório Rutherford Appleton, no Reino Unido.

Um feixe desse laser é o equivalente a toda a energia solar que atinge a Terra condensada em alguns micrómetros (o equivalente à espessura de um cabelo humano). Atirando este laser num alvo complexo, os investigadores fizeram cópias ultra-rápidas e densas de jactos de raios gama, observando como se comportam.

A equipa viu, pela primeira vez, alguns dos fenómenos-chave que desempenham um papel importante na geração de rajadas de raios gama, como a auto-geração de campos magnéticos que duraram muito tempo.

Isso confirmou algumas das principais previsões teóricas da força e distribuição desses campos. Em suma, a experiência verificou a eficácia de modelos actualmente utilizados para entender explosões de raios gama.

A ideia da pesquisa é que entender como as explosões de raios gama se formam vai permitir saber muito mais sobre os buracos negros e assim abrir uma grande janela para compreender como o nosso universo nasceu e como irá evoluir.

Além disso, como um efeito colateral interessante, há a possibilidade de distinguir essas explosões de potenciais sinais criados de outra maneira.

O SETI procura mensagens de civilizações alienígenas e tenta capturar sinais electromagnéticos vindos do espaço que não podem ser explicados naturalmente. Embora se concentrem principalmente em ondas de rádio, as rajadas de raios gama também estão associadas a essa radiação.

Para isolarmos transmissões inteligentes, é necessário garantir que todas as emissões naturais sejam perfeitamente conhecidas para que possam ser excluídas. Esse estudo ajuda a compreender as emissões de buracos negros de modo que, sempre que detectamos algo semelhante, sabemos que não está a vir de uma civilização alienígena.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Physical Review Letters.

ZAP // HypeScience

Por ZAP
19 Janeiro, 2018

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