Um objeto inesperado está emitindo radiação poderosa no espaço profundo: WebCuriosos

Os cientistas há muito que pensam que os raios gama de maior energia no espaço são forjados nas intensas fornalhas de buracos negros supermassivos muito activos, muito, muito distantes. Mas um novo estudo rastreou alguns destes fotões de alta energia até um objeto muito mais próximo de nós.

V4641 Arqueiros é um sistema a cerca de 20.000 anos-luz da Terra, na direção da constelação de Sagitário. Lá, um buraco negro com a massa de cerca de seis Sóis, está sugando material de uma estrela gigante com cerca de três massas solares – e produzindo radiação intensa como um acelerador de partículas cósmicas.

Os astrônomos detectaram agora fótons do V4641 Sagittarii transportando energias de até impressionantes 200 teraelétron-volts (TeV). Para referência, são 200 trilhão vezes mais energia do que a luz visível e está entre os fótons de maior energia que você encontrará no espaço.

Sabe-se que os raios gama em torno deste nível de energia circulam pelo cosmos, mas os cientistas pensavam que se originavam principalmente em quasares – núcleos galácticos brilhantes, nos quais buracos negros supermassivos libertam enormes quantidades de energia enquanto comem desordenadamente o gás que cai.

V4641 Sagittarii é conhecido como microquasar e, como o nome sugere, funciona como uma mini versão de um quasar normal. O buraco negro é menor, a fonte de matéria é menor e a radiação que emitem é menor. Ou pelo menos foi isso que o pensamento convencional nos disse.

“Os fótons detectados em microquasares geralmente têm energias muito mais baixas do que os de quasares”, diz Sabrina Casanova, do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN).

“Normalmente, estamos falando de valores da ordem de dezenas de gigaelétron-volts. Enquanto isso, observamos algo bastante incrível nos dados registrados pelos detectores do [High-Altitude Water Cherenkov] observatório: fótons vindos de um microquasar localizado em nossa galáxia, e ainda carregando energias dezenas de milhares de vezes maiores do que o normal.”

Localizado ao lado do extinto vulcão Sierra Negra, no México, o observatório de raios gama HAWC foi projetado para captar partículas de alta energia que chegam do espaço. Para isso, é composto por 300 grandes tanques de aço, cheios de água purificada.

A ideia é que, quando estas partículas de alta energia entram num tanque, desencadeiam uma cascata de outras partículas que viajam através da água mais rapidamente do que a luz. Isso cria um flash de luz chamado Radiação Cherenkovque é essencialmente o versão eletromagnética de um estrondo sônico.

Detectores sensíveis que revestem o interior dos tanques captam esses flashes e permitem que os cientistas trabalhem de trás para frente para descobrir que tipo de partícula carregada os desencadeou e de que direção veio.

HAWC pode ver 15 por cento do céu a qualquer momento e examinará dois terços de todo o céu a cada 24 horas, construindo uma espécie de mapa cósmico. Foi num desses mapas que V4641 Sagittarii apareceu como um inesperado ponto brilhante de raios gama.

“Ao revisar os mapas do céu em busca do meu próximo projeto, notei uma região a cinco graus de distância do nosso plano galáctico com emissões brilhantes que não eram visíveis em conjuntos de dados anteriores,” diz físico Xiaojie Wang.

“Nenhuma fonte de raios gama foi identificada nem analisada nesta região – por isso aproveitei a oportunidade e liderei a análise.”

Em uma inspeção mais detalhada, descobriu-se que V4641 Sagittarii é a fonte desses raios gama de ultra-alta energia. Outros microquasares, como o SS 433, já foram detectados emitindo fótons com energias superiores a 25 TeV, mas o V4641 Sagittarii está no próximo nível: estava produzindo radiação equivalente aos quasares regulares, um feito anteriormente considerado impossível.

A nova descoberta dá aos astrónomos uma melhor compreensão não apenas da radiação cósmica, mas dos próprios quasares. A física em torno desses enormes objetos ocorre em câmera lenta, ao longo de milhões de anos – mas os microquasares realizam processos semelhantes em escalas de tempo de dias. Eles são como simuladores naturais.

A pesquisa foi publicada na revista Natureza.