Um dos telescópios do Very Energetic Radiation Imaging Telescope System (VERITAS) no sul do Arizona. VERITAS é operado e administrado pelo Observatório Astrofísico Smithsonian. Crédito:Steve Criswell (SAO)
O arranjo VERITAS confirmou a detecção de raios gama de alta energia nas proximidades de um buraco negro supermassivo localizado em uma galáxia distante, TXS 0506 + 056. Embora essas detecções sejam relativamente comuns para VERITAS, este buraco negro é potencialmente a primeira fonte astrofísica conhecida de neutrinos cósmicos de alta energia, um tipo de partícula subatômica fantasmagórica que pode ser produzida em fontes astrofísicas de raios cósmicos de ultra-alta energia.
A Universidade de Utah é uma das instituições colaboradoras fundadoras do observatório VERITAS. Co-autor Dave Kieda, professor de física e astronomia e reitor da escola de pós-graduação dos EUA, liderou o design, construção e atualização do VERITAS que deram ao instrumento maior sensibilidade aos raios gama de baixa energia, essenciais para a descoberta. Anushka Udara Abeysekara, professor assistente de pesquisa de física e astronomia na U, também é co-autor do papel.
"Esta é a primeira vez que vimos raios gama e neutrinos de alta energia sendo gerados por uma fonte astrofísica comum. Esta é a evidência de que galáxias próximas e distantes com buracos negros supermassivos em seus centros estão criando ativamente raios cósmicos de alta energia, "disse Kieda." É uma das peças do quebra-cabeça necessárias para resolver o mistério de onde vêm esses raios cósmicos. "
A Universidade de Utah também opera o observatório de raios cósmicos Telescope Array com base em Delta, Utah. Em 2015, O Grupo de Matrizes de Telescópios da Universidade de Utah identificou um ponto de acesso potencial de raios cósmicos de ultra-alta energia vindos de uma ampla região do céu contendo numerosas fontes potenciais de raios cósmicos extragalácticos. Como o campo magnético de nossa galáxia curva a trajetória das partículas cósmicas que chegam, o Telescope Array foi incapaz de apontar qualquer galáxia individual como a origem dos raios cósmicos de alta energia. A descoberta de raios gama VERITAS, em combinação com a detecção de neutrino ICECUBE, fornece uma maneira de identificar diretamente uma única galáxia como fonte de raios cósmicos de alta energia. Esta abordagem de "multi-mensageiro" à astronomia - empregando observações conjuntas de neutrinos, raios gama, Raios X e raios cósmicos - fornecem um grande avanço na compreensão da origem astrofísica das partículas mais energéticas do universo.
"A era da astrofísica multi-mensageiro está aqui, "disse o diretor da National Science Foundation, France Córdova." Cada mensageiro - da radiação eletromagnética, ondas gravitacionais e agora neutrinos - nos dá uma compreensão mais completa do universo, e novos insights importantes sobre os objetos e eventos mais poderosos no céu. Essas descobertas só são possíveis por meio de um compromisso de longo prazo com pesquisa fundamental e investimento em excelentes instalações de pesquisa. "
A concepção deste artista mostra um blazar - o núcleo de uma galáxia ativa alimentada por um buraco negro supermassivo. Cientistas usando a matriz VERITAS detectaram raios gama do blazar TXS 0506 + 056, que também é considerada uma fonte de neutrinos. Crédito:M. Weiss / CfA
VERITAS fornece peça crítica para o quebra-cabeça de descoberta de neutrinos
O arranjo VERITAS confirmou a detecção de raios gama na vizinhança de um buraco negro supermassivo. Embora essas detecções sejam relativamente comuns para VERITAS, este buraco negro é potencialmente a primeira fonte astrofísica conhecida de neutrinos cósmicos de alta energia, um tipo de partícula subatômica fantasmagórica.
Em 22 de setembro, 2017, o Observatório de Neutrinos IceCube, um telescópio de neutrino de quilômetro cúbico localizado no Pólo Sul, detectou um neutrino de alta energia de origem astrofísica potencial. Contudo, O IceCube não é capaz de localizar uma fonte de neutrinos no céu. Por isso, os cientistas precisavam de mais informações.
Muito rapidamente depois que a detecção pelo IceCube foi anunciada, telescópios em todo o mundo, incluindo VERITAS (que significa "Very Energetic Radiation Telescope Array System") entraram em ação para identificar a fonte. O VERITAS, MAGIC e H.E.S.S. Todos os observatórios de raios gama observaram a posição do neutrino. Além disso, outros observatórios de raios gama que monitoram grande parte do céu em energias mais baixas e mais altas também forneceram cobertura.
Estas observações de acompanhamento da posição aproximada do neutrino do IceCube sugerem que a fonte do neutrino é um blazar, que é um buraco negro supermassivo com poderosos jatos fluindo que podem mudar drasticamente em brilho ao longo do tempo. Este blazar, conhecido como TXS 0506 + 056, está localizado no centro de uma galáxia a cerca de 4 bilhões de anos-luz da Terra.
Inicialmente, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA observou que o TXS 0506 + 056 era várias vezes mais brilhante do que normalmente visto em seu monitoramento de todo o céu. Eventualmente, o observatório MAGIC fez uma detecção de raios gama de energia muito mais alta cerca de duas semanas após a detecção de neutrino, enquanto VERITAS, H.E.S.S. e o HAWC não viu o blazar em nenhuma de suas observações durante as duas semanas seguintes ao alerta.
Dada a importância das detecções de raios gama de alta energia na identificação da possível fonte do neutrino, A VERITAS continuou a observar TXS 0506 + 056 nos meses seguintes, até fevereiro de 2018, e revelou a fonte, mas em um estado mais escuro do que o que foi detectado pelo MAGIC.
A detecção de raios gama coincidentes com neutrinos é tentadora, uma vez que ambas as partículas devem ser produzidas na geração dos raios cósmicos. Desde que foram detectados pela primeira vez há mais de cem anos, os raios cósmicos - partículas altamente energéticas que chovem continuamente do espaço na Terra - representam um mistério duradouro. O que cria e lança essas partículas em distâncias tão vastas? De onde eles vêm?
"A conexão potencial entre o evento neutrino e TXS 0506 + 056 lançaria uma nova luz sobre os mecanismos de aceleração que ocorrem no centro dessas galáxias, e fornecer pistas sobre a questão centenária da origem dos raios cósmicos, "disse o co-autor e porta-voz do VERITAS Reshmi Mukherjee do Barnard College, Columbia University em Nova York, Nova york.
"A astrofísica está entrando em uma nova era empolgante de observações de múltiplos mensageiros, em que as fontes celestes estão sendo estudadas por meio da detecção da radiação eletromagnética que emitem em todo o espectro, de ondas de rádio a raios gama de alta energia, em combinação com meios não eletromagnéticos, como ondas gravitacionais e neutrinos de alta energia, "disse o co-autor Marcos Santander, da Universidade do Alabama em Tuscaloosa.
Um artigo que descreve as observações profundas da VERITAS de TXS 0506 + 056 aparece online no Cartas de jornal astrofísico em 12 de julho, 2018.
