Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA
Uma bolha brilhante conhecida como "o casulo", que parece estar dentro de uma das enormes emanações de raios gama do centro de nossa galáxia, apelidada de "bolhas de Fermi", intrigou os astrônomos desde que foi descoberta em 2012.
Em uma nova pesquisa publicada na
Nature Astronomy , mostramos que o casulo é causado por raios gama emitidos por estrelas extremas de rotação rápida chamadas "pulsares de milissegundos" localizadas na galáxia anã de Sagitário, que orbita a Via Láctea. Embora nossos resultados esclareçam o mistério do casulo, eles também lançam um manto sobre as tentativas de procurar matéria escura em qualquer brilho de raios gama que possa emitir.
Vendo com raios gama Felizmente para a vida na Terra, nossa atmosfera bloqueia os raios gama. São partículas de luz com energias mais de um milhão de vezes maiores do que os fótons que detectamos com nossos olhos.
Como nossa visão do nível do solo é obscurecida, os cientistas não tinham ideia da riqueza do céu de raios gama até que os instrumentos fossem lançados no espaço. Mas, a partir das descobertas fortuitas feitas pelos satélites Vela (colocados em órbita na década de 1960 para monitorar a Proibição de Testes Nucleares), cada vez mais essa riqueza foi revelada.
O instrumento de raios gama de última geração que opera hoje é o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, uma grande missão da NASA em órbita há mais de uma década. A capacidade do Fermi de resolver detalhes finos e detectar fontes fracas revelou uma série de surpresas sobre nossa Via Láctea e o cosmos mais amplo.
Bolhas misteriosas Uma dessas surpresas surgiu em 2010, logo após o lançamento do Fermi:algo no centro da Via Láctea está soprando o que parece ser um par de bolhas gigantes emissoras de raios gama. Essas "bolhas de Fermi" completamente inesperadas cobrem totalmente 10% do céu.
Um dos principais suspeitos para a fonte das bolhas é o buraco negro supermassivo residente da galáxia. Este gigante, 4 milhões de vezes mais massivo que o Sol, espreita no núcleo galáctico, a região de onde emanam as bolhas.
A maioria das galáxias hospeda esses buracos negros gigantes em seus centros. Em alguns, esses buracos negros estão engolindo ativamente a matéria. Assim alimentados, eles simultaneamente expelem "jatos" gigantes, visíveis em todo o espectro eletromagnético.
Assim, uma pergunta que os pesquisadores fizeram após a descoberta das bolhas:podemos encontrar uma arma fumegante ligando-as ao buraco negro supermassivo da nossa galáxia? Logo, evidências provisórias surgiram:havia uma sugestão, dentro de cada bolha, de um fino jato de raios gama apontando para o centro galáctico.
Com o tempo e mais dados, esse quadro tornou-se confuso, no entanto. Enquanto a característica de jato em uma das bolhas foi confirmada, o jato aparente na outra parecia evaporar sob escrutínio.
As bolhas pareciam estranhamente tortas:uma continha um ponto brilhante alongado - o "casulo" - sem contrapartida na outra bolha.
O casulo e de onde vem Nosso trabalho recente em
Astronomia da Natureza é um exame profundo da natureza do "casulo". Notavelmente, descobrimos que essa estrutura não tem nada a ver com as bolhas de Fermi ou, de fato, com o buraco negro supermassivo da galáxia.
Em vez disso, descobrimos que o casulo é, na verdade, algo completamente diferente:raios gama da galáxia anã de Sagitário, que está atrás da bolha sul vista da posição da Terra.
A anã de Sagitário, assim chamada porque sua posição no céu está na constelação de Sagitário, é uma galáxia "satélite" que orbita a Via Láctea. É o remanescente de uma galáxia muito maior que o forte campo gravitacional da Via Láctea literalmente destruiu. De fato, estrelas retiradas da anã de Sagitário podem ser encontradas em "caudas" que envolvem todo o céu.
Esquema mostrando a Via Láctea, as bolhas de Fermi emissoras de raios gama (rosa) e a galáxia anã de Sagitário e suas caudas (amarelo/verde). Da posição do sol, vemos o anão de Sagitário através da bolha de Fermi ao sul. Crédito:Aya Tsuboi, Kavli IPMU, Autor fornecido
O que está produzindo os raios gama? Na Via Láctea, a principal fonte de raios gama é quando partículas de alta energia, chamadas raios cósmicos, colidem com o gás muito tênue entre as estrelas.
No entanto, este processo não pode explicar os raios gama emitidos pela anã de Sagitário. Há muito tempo perdeu seu gás para o mesmo assédio gravitacional que afastou tantas de suas estrelas.
Então, de onde vêm os raios gama?
Consideramos várias possibilidades, incluindo a excitante perspectiva de serem uma assinatura da matéria escura, a substância invisível conhecida apenas por seus efeitos gravitacionais que os astrônomos acreditam que compõe grande parte do universo. Infelizmente, a forma do casulo corresponde à distribuição de estrelas visíveis, o que exclui a matéria escura como origem.
De uma forma ou de outra, as estrelas eram responsáveis pelos raios gama. E ainda:as estrelas do anão de Sagitário são velhas e quietas. Que tipo de fonte entre tal população produz raios gama?
Pulsares de milissegundos Estamos convencidos de que há apenas uma possibilidade:objetos girando rapidamente chamados "pulsares de milissegundos". Estes são os restos de estrelas particulares, significativamente mais massivas que o Sol, que também orbitam de perto outra estrela.
Sob as circunstâncias certas, esses sistemas binários produzem uma estrela de nêutrons – um objeto tão pesado quanto o Sol, mas com apenas cerca de 20 km de diâmetro – que gira centenas de vezes por segundo.
Devido à sua rápida rotação e forte campo magnético, essas estrelas de nêutrons atuam como aceleradores naturais de partículas:elas lançam partículas com energia extremamente alta no espaço.
Essas partículas então emitem raios gama. Os pulsares de milissegundos na anã de Sagitário foram a fonte final do misterioso casulo, descobrimos.
A caça à matéria escura Nossas descobertas lançam uma nova luz – trocadilhos – sobre pulsares de milissegundos como fontes de raios gama em outros sistemas estelares antigos.
Ao mesmo tempo, eles também desanimaram os esforços para encontrar evidências de matéria escura por meio de observações de outras galáxias satélites da Via Láctea; infelizmente, há um "fundo" mais forte de raios gama de pulsares de milissegundos nesses sistemas do que se pensava anteriormente.
Assim, qualquer sinal que eles produzam pode não ser inequivocamente interpretado como devido à matéria escura.
A busca por sinais de matéria escura continua.
+ Explorar mais Estrelas giratórias lançam nova luz sobre um sinal estranho vindo do centro galáctico
Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
