p O céu noturno parece sereno, mas os telescópios nos dizem que o universo está cheio de colisões e explosões. Distante, eventos violentos sinalizam sua presença, espalhando luz e partículas em todas as direções. Quando esses mensageiros alcançam a Terra, os cientistas podem usá-los para mapear o céu cheio de ação, ajudando a entender melhor os processos voláteis que acontecem nas profundezas do espaço. p Pela primeira vez, uma colaboração internacional de cientistas detectou luz altamente energética proveniente das regiões ultraperiféricas de um sistema estelar incomum dentro de nossa própria galáxia. A fonte é um microquasar - um buraco negro que engole coisas de uma estrela companheira próxima e explode dois poderosos jatos de material. As observações da equipe, descrito em 4 de outubro, Edição 2018 da revista Natureza , sugerem fortemente que a aceleração de elétrons e as colisões nas extremidades dos jatos do microquasar produziram os poderosos raios gama. Os cientistas pensam que estudar mensageiros deste microquasar pode oferecer um vislumbre de eventos mais extremos que acontecem nos centros de galáxias distantes.

p A equipe coletou dados do High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC), que é um detector projetado para observar a emissão de raios gama proveniente de objetos astronômicos, como restos de supernova, quasares e estrelas densas em rotação chamadas pulsares. Agora, a equipe estudou um dos microquasares mais conhecidos, chamado SS 433, que é cerca de 15, 000 anos-luz de distância da Terra. Os cientistas viram cerca de uma dúzia de microquasares em nossa galáxia e apenas alguns deles parecem emitir raios gama de alta energia. Com a proximidade e orientação da SS 433, os cientistas têm uma rara oportunidade de observar uma astrofísica extraordinária.

p "SS 433 fica bem em nosso bairro e então, usando o amplo campo de visão exclusivo do HAWC, fomos capazes de resolver os dois locais de aceleração de partículas de microquasar, "disse Jordan Goodman, um distinto professor da Universidade de Maryland e investigador principal dos EUA e porta-voz da colaboração do HAWC. "Combinando nossas observações com dados de vários comprimentos de onda e multi-mensageiros de outros telescópios, podemos melhorar nossa compreensão da aceleração de partículas em SS 433 e seu gigante, primos extragalácticos, chamados quasares. "

p Quasares são buracos negros massivos que sugam material dos centros das galáxias, em vez de se alimentar de uma única estrela. Eles expelem radiação ativamente, que pode ser visto de todo o universo. Mas eles estão tão distantes que a maioria dos quasares conhecidos foram detectados porque seus jatos são apontados para a Terra - como se uma lanterna fosse apontada diretamente para os olhos. Em contraste, Os jatos do SS 433 estão orientados para longe da Terra e o HAWC detectou luz com energia semelhante vinda do lado do microquasar.

p Independentemente de onde eles se originam, os raios gama viajam em linha reta até seu destino. Os que chegam à Terra colidem com moléculas da atmosfera, criando novas partículas e raios gama de baixa energia. Cada nova partícula então se quebra em mais coisas, criando uma chuva de partículas à medida que o sinal cai em direção ao solo.

p HAWC, localizado aproximadamente 13, 150 metros acima do nível do mar, perto do vulcão Sierra Negra, no México, está perfeitamente situado para captar a rápida chuva de partículas. O detector é composto por mais de 300 tanques de água, cada um dos quais tem cerca de 24 pés de diâmetro. Quando as partículas atingem a água, elas se movem rápido o suficiente para produzir uma onda de choque de luz azul chamada radiação Cherenkov. Câmeras especiais nos tanques detectam essa luz, permitindo que os cientistas determinem a história da origem dos raios gama.

p A colaboração HAWC examinou 1, 017 dias de dados e viu evidências de que os raios gama vinham das extremidades dos jatos do microquasar, em vez da parte central do sistema estelar. Com base em sua análise, os pesquisadores concluíram que os elétrons nos jatos atingem energias que são cerca de mil vezes maiores do que podem ser alcançadas usando aceleradores de partículas terrestres, como o Large Hadron Collider do tamanho de uma cidade, localizado ao longo da fronteira entre a França e a Suíça. Os elétrons dos jatos colidem com a radiação de fundo de micro-ondas de baixa energia que permeia o espaço, resultando na emissão de raios gama. Este é um novo mecanismo para gerar raios gama de alta energia neste tipo de sistema e é diferente do que os cientistas observaram quando os jatos de um objeto são direcionados à Terra.

p Ke Fang, co-autor do estudo e ex-pesquisador de pós-doutorado no Joint Space-Science Institute, uma parceria entre UMD e Goddard Space Flight Center da NASA, disse que esta nova medição é crítica para entender o que está acontecendo no SS 433.

p "Olhar apenas para um tipo de luz vindo do SS 433 é como ver apenas a cauda de um animal, "disse Fang, que atualmente é Einstein Fellow na Stanford University. "Assim, combinamos todos os seus sinais, de rádio de baixa energia a raios-X, com novas observações de raios gama de alta energia, para descobrir que tipo de besta SS 433 realmente é. "

p Até agora, instrumentos não observaram SS 433 emitindo raios gama altamente energéticos. Mas o HAWC foi projetado para ser muito sensível a essa parte extrema do espectro de luz. O detector também possui um amplo campo de visão que olha para todo o céu o tempo todo. A colaboração usou esses recursos para resolver os recursos estruturais do microquasar.

p "SS 433 é um sistema estelar incomum e a cada ano algo novo é lançado sobre ele, "disse Segev BenZvi, outro co-autor do estudo e professor assistente de física na Universidade de Rochester. "Esta nova observação de raios gama de alta energia baseia-se em quase 40 anos de medições de um dos objetos mais estranhos da Via Láctea. Cada medição nos dá uma peça diferente do quebra-cabeça, e esperamos usar nosso conhecimento para aprender sobre a família dos quasares como um todo. "