25 de junho de 2009

[ Traduzido daqui: Milky Way’s super-efficient particle accelerators caught in the act ]

Graças a um inédito “estudo balístico” que combina dados do Telescópio Muito Grande (Very Large Telescope) do Observatório Europeu do Sul (ESO) e do Telescópio Espacial de Raios-X Chandra da NASA, os astrônomos conseguiram solucionar um mistério antigo dos aceleradores de partículas da Via Láctea. Eles mostram, em um artigo publicado hoje em Science Express, que os raios cós­micos de nossa galáxia são acelerados de maneira muito eficiente pelos rema­nescentes de estrelas que explodiram.

Durante os voos das astronaves Apollo os astronautas relataram terem observado estranhos clarões de luz, visíveis até quando estavam de olhos fechados. Desde então aprendemos que a causa disso são os raios cósmicos — partículas extremamente energéticas vin­das de fora do sistema solar e que atingem a Terra, e que estão constantemente bombardeando sua atmos­fera. Quando elas chegam a atingir a Terra, ainda têm energia suficiente para causar defeitos em compo­nentes eletrônicos.

Os raios cósmicos galáticos vêm de fontes dentro de nossa galáxia, a Via Láctea, e consistem principalmente de prótons que se movem quase à velocidade da luz, o “limite máximo de velocidade” do Universo. Esses prótons foram acelerados a energias que excedem, e muito, as energias que mesmo o Grande Colisor de Hadrons (LHC) do CERN será capaz de atingir.

“Já se pensava há algum tempo que os super-aceleradores que produziam esses raios cósmicos na Via Láctea fossem as regiões circundantes às estrelas que explodiram, porém nos­sas observações revelam a ‘arma fumegante’ que prova isso”, diz Eveline Helder do Instituto Astronômico da Universidade de Utrecht na Holanda, a primeira autora do novo estudo.

“Pode-se dizer mesmo que nós agora confirmamos o calibre da arma usada para acelerar os raios cósmicos a suas tre­mendas energias”, acrescenta o colaborador Jacco Vink, também do Instituto As­tronômico de Utrecht.

Pela primeira vez Helder, Vink e seus colegas conseguiram efetuar uma medição que resolve o persistente dilema sobre se as explosões de estrelas produzem ou não um número de partículas aceleradas que explique a quantidade de raios cós­micos que atingem a atmosfera da Terra. O estudo da equipe indica que elas realmente o fazem e nos diz diretamente quanta energia é tirada do gás impac­tado na explosão estelar e usado para acelerar partículas.

“Quando uma estrela explode no que chamamos de supernova, uma grande par­te da energia da explosão é usada para acelerar algumas partículas a energias ex­tre­mamente altas”, diz Helder. “A energia que é usada para acelerar partículas fica às expensas do aquecimento do gás que, portanto, fica muito mais frio do que a teoria prediz”.

Os pesquisadores procuraram nos remanescentes de uma estrela que explodiu no ano 185, tal como registrado por astrônomos chineses. Os remanescentes, chamados de RCW 86, ficam localizados a cerca de 8200 anos-luz na direção da constelação de Circinus (o Compasso). Este é provavelmente o mais antigo registro de uma explosão de uma estrela.

Usando o VLT, a equipe mediu a temperatura do gás logo atrás da onda de choque criada pela explosão estelar. Eles também mediram a velocidade da onda de choque, usando imagens obtidas pelo Chandra, no intervalo de três anos, e descobriram que ela se movia a uma velocidade entre 10 e 30 milhões de km/h, entre 1
e 3% da velocidade da luz.

A temperatura medida do gás se revelou de 30 milhões de graus Celsius, o que é bem quente em comparação aos padrões cotidianos, mas muito menos do que o esperado, dada a velocidade medida para a onda de choque. Isto deveria ter aquecido o gás até, ao menos, meio bilhão de graus.

“A energia que falta é o que impulsiona os raios cósmicos”, conclui Vink.

Mais informações

Esta pequisa foi apresentada em um artigo a ser publicado na Science: Measuring the cosmic ray acceleration efficiency
of a supernova remnant, por E. A. Helder et al.

A equipe é composta por E.A. Helder, J. Vink e F. Verbunt
(Instituto Astronômico da Universidade de Utrecht, Holanda),
C.G. Bassa e J.A.M. Bleeker (Instituto Holandês de Pesquisas Espaciais), A. Bamba (Departamento de Astrofísica de Altas Energias ISAS/JAXA, Kanagawa, Japão), S. Funk (Instituto Kavli de Astro­física de Partículas e Cosmologia, Stanford, EUA), P. Ghavamian
(Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, Baltimore, EUA), K. J. van der
Heyden (Univer­sidade de Cape Town, África do Sul), e R. Yamazaki
(Departamento de Ciência Física, Universidade de Hiroshima, Japão).