Com um telescópio especializado na Namíbia, uma equipe de pesquisadores liderada pelo DESY provou um certo tipo de estrela binária como um novo tipo de fonte de radiação gama cósmica de alta energia. Eta Carinae está localizado a 7500 anos-luz de distância na constelação de Carina (a quilha do navio) no céu do sul e, com base nos dados coletados, emite raios gama com energias de até 400 gigaeletronvolts (GeV), cerca de 100 bilhões de vezes mais do que a energia da luz visível. A equipe liderada por Stefan Ohm do DESY, Eva Leser e Matthias Füßling apresenta suas descobertas, feito no sistema estereoscópico de alta energia do observatório de raios gama (H.E.S.S.), no jornal Astronomia e Astrofísica . Uma animação multimídia que acompanha explica o fenômeno. "Com essas visualizações, queremos tornar tangível o fascínio da pesquisa, "enfatiza o Diretor de Física de Astropartículas do DESY, Christian Stegmann.

Eta Carinae é um sistema binário de superlativos, consistindo em dois gigantes azuis, um cerca de 100 vezes, o outro cerca de 30 vezes a massa do nosso sol. As duas estrelas orbitam uma a outra a cada 5,5 anos em órbitas elípticas muito excêntricas, sua separação varia aproximadamente entre a distância de nosso Sol a Marte e do Sol a Urano. Ambas as estrelas gigantescas se projetam densamente, ventos estelares supersônicos de partículas carregadas para o espaço. No processo, o maior dos dois perde uma massa equivalente a todo o nosso Sol em apenas 5000 anos ou mais. O menor produz um vento estelar rápido viajando a velocidades em torno de onze milhões de quilômetros por hora (cerca de um por cento da velocidade da luz).

Uma enorme frente de choque é formada na região onde esses dois ventos estelares colidem, aquecer o material ao vento a temperaturas extremamente altas. Por volta de 50 milhões de graus Celsius, esta matéria irradia intensamente na faixa de raios-X. As partículas do vento estelar não são quentes o suficiente para emitir radiação gama, no entanto. "Contudo, regiões de choque como esta são normalmente locais onde as partículas subatômicas são aceleradas por fortes campos eletromagnéticos predominantes, "explica Ohm, quem é o chefe do H.E.S.S. grupo no DESY. Quando as partículas são aceleradas tão rapidamente, eles também podem emitir radiação gama. Na verdade, os satélites "Fermi, "operado pela agência espacial dos EUA NASA, e AGILE, pertencente à agência espacial italiana ASI, já detectamos raios gama energéticos de até cerca de 10 GeV vindos da Eta Carinae em 2009.

"Diferentes modelos foram propostos para explicar como essa radiação gama é produzida, "Relatórios de Füßling." Pode ser gerado por elétrons acelerados ou por núcleos atômicos de alta energia. "Determinar qual desses dois cenários é o correto é crucial:núcleos atômicos muito energéticos respondem pela maior parte dos chamados Raios Cósmicos, uma tempestade de granizo cósmica subatômica atingindo a Terra constantemente de todas as direções. Apesar da intensa pesquisa por mais de 100 anos, as fontes dos Raios Cósmicos ainda não são exaustivamente conhecidas. Uma vez que os núcleos atômicos eletricamente carregados são desviados por campos magnéticos cósmicos à medida que viajam pelo universo, a direção de onde eles chegam à Terra não aponta mais para sua origem. Raios gama cósmicos, por outro lado, não são desviados. Então, se os raios gama emitidos por uma fonte específica podem ser originados de núcleos atômicos de alta energia, um dos aceleradores de radiação de partículas cósmicas há muito procurados terá sido identificado.

“No caso de Eta Carinae, elétrons têm dificuldade em serem acelerados para altas energias, porque eles estão constantemente sendo desviados por campos magnéticos durante sua aceleração, o que os faz perder energia novamente, "diz Leser." A radiação gama de energia muito alta começa acima da faixa de 100 GeV, o que é bastante difícil de explicar no Eta Carinae por ser decorrente da aceleração do elétron. "Os dados do satélite já indicavam que o Eta Carinae também emite radiação gama além de 100 GeV, e H.E.S.S. agora conseguiu detectar tal radiação com energias de 400 GeV na época do encontro próximo dos dois gigantes azuis em 2014 e 2015. Isso torna a estrela binária o primeiro exemplo conhecido de uma fonte em que radiação gama de energia muito alta é gerado pela colisão de ventos estelares.

"A análise das medições de radiação gama feitas por H.E.S.S. e os satélites mostra que a radiação pode ser melhor interpretada como o produto de núcleos atômicos rapidamente acelerados, "diz o aluno de Ph.D. do DESY, Ruslan Konno, que publicou um estudo complementar, junto com cientistas do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg. "Isso tornaria as regiões de choque dos ventos estelares em colisão em um novo tipo de acelerador natural de partículas para os raios cósmicos." Com H.E.S.S., que leva o nome do descobridor dos Raios Cósmicos, Victor Franz Hess, e o próximo Cherenkov Telescope Array (CTA), o observatório de raios gama de última geração que está sendo construído atualmente nas terras altas do Chile, os cientistas esperam investigar esse fenômeno com mais detalhes e descobrir mais fontes desse tipo.

Graças a observações detalhadas de Eta Carinae em todos os comprimentos de onda, as propriedades das estrelas, suas órbitas e ventos estelares foram determinados com relativa precisão. Isso deu aos astrofísicos uma imagem melhor do sistema estelar binário e de sua história. Para ilustrar as novas observações de Eta Carinae, os astrofísicos do DESY produziram uma animação em vídeo juntamente com os especialistas em animação do premiado Laboratório de Comunicação Científica. As imagens geradas por computador são próximas da realidade porque o orbital medido, parâmetros estelares e de vento foram usados ​​para este propósito. O internacionalmente aclamado artista multimídia Carsten Nicolai, que usa o pseudônimo de Alva Noto para suas obras musicais, criou o som para a animação.

"Acho a ciência e a pesquisa científica extremamente importantes, "diz Nicolai, que vê paralelos próximos no trabalho criativo de artistas e cientistas. Para ele, o apelo desta obra residia também na mediação artística de resultados de investigação científica:“particularmente o facto de não ser uma banda sonora de filme, mas tem uma referência genuína à realidade, "enfatiza o músico e o artista. Junto com o som exclusivamente composto, esta colaboração única de cientistas, artistas de animação e músicos resultaram em um trabalho multimídia que leva os espectadores a uma jornada extraordinária a uma superlativa estrela dupla a cerca de 7500 anos-luz de distância.