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NUSTAR PROVA QUE ETA CARINAE DISPARA RAIOS CÓSMICOS
6 de julho de 2018

 


A Grande Erupção de Eta Carinae na década de 1840 criou esta nebulosa, fotografada aqui pelo Hubble. Agora com aproximadamente um ano-luz em diâmetro, a nuvem em expansão contém material suficiente para fazer, pelo menos, 10 cópias do nosso Sol. Os astrónomos ainda não conseguiram explicar o que provocou esta explosão.
Crédito: NASA, ESA e Equipa SM4 ERO do Hubble
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Um novo estudo usando dados do Telescópio Espacial NuSTAR da NASA sugere que Eta Carinae, o sistema estelar mais luminoso e massivo até 10.000 anos-luz, está a acelerar partículas a altas energias - algumas das quais podem chegar à Terra como raios cósmicos.

"Sabemos que as ondas de choque de estrelas mortas podem acelerar partículas de raios cósmicos a velocidades comparáveis às da luz, um incremento incrível de energia," disse Kenji Hamaguchi, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, autor principal do estudo. "Processos semelhantes devem ocorrer noutros ambientes extremos. A nossa análise indica que Eta Carinae é um deles."

Os astrónomos sabem que os raios cósmicos com energias superiores a mil milhões de eletrões-volt (eV) chegam até nós além do nosso Sistema Solar. Mas dado que todas estas partículas - eletrões, protões e núcleos atómicos - transportam uma carga elétrica, desviam-se do seu percurso sempre que encontram campos magnéticos. Isto baralha os percursos e mascara as suas origens.

Eta Carinae, localizada a cerca de 7500 anos-luz de distância na direção da constelação de Quilha (Carina), é famosa por uma explosão do século XIX que brevemente a tornou na segunda estrela mais brilhante do céu. Este evento também expeliu uma enorme nebulosa em forma de ampulheta, mas a causa da erupção ainda é pouco conhecida.

O sistema contém um par de estrelas massivas cujas órbitas excêntricas as aproximam a cada 5,5 anos. As estrelas contêm 90 e 30 vezes a massa do nosso Sol e passam a 235 milhões de quilómetros na sua maior aproximação - mais ou menos a distância média entre Marte e o Sol.

"Ambas as estrelas de Eta Carinae dirigem poderosos fluxos chamados ventos estelares," disse o membro da equipa Michael Corcoran, também de Goddard. "O local onde estes ventos chocam muda durante o ciclo orbital, o que produz um sinal periódico em raios-X de baixa energia que estamos a rastrear há mais de duas décadas."

O Telescópio Espacial de raios-gama Fermi da NASA também observa uma mudança nos raios-gama - luz muito mais energética do que os raios-X - de uma fonte na direção de Eta Carinae. Mas a visão do Fermi não é tão nítida quanto as dos telescópios de raios-X, de modo que os astrónomos não puderam confirmar a ligação.

Para preencher a lacuna entre a monitorização de raios-X de baixa energia e as observações do Fermi, Hamaguchi e colegas recorreram ao NuSTAR. Lançado em 2012, o NuSTAR pode focar-se em raios-X muito mais energéticos do que qualquer telescópio anterior. Utilizando tanto dados recolhidos recentemente como de arquivo, a equipa examinou observações do NuSTAR obtidas entre março de 2014 e junho de 2016, juntamente com observações de raios-X de baixa energia do satélite XMM-Newton da ESA no mesmo período.

Os raios-X de baixa energia de Eta Carinae vêm do gás na interface dos ventos estelares em colisão, onde as temperaturas excedem os 40 milhões de graus Celsius. Mas o NuSTAR deteta uma fonte emissora de raios-X acima dos 30.000 eV, cerca de três vezes mais do que pode ser explicado por ondas de choque nos ventos em colisão. Para comparação, a energia da luz visível varia de mais ou menos 2 eV para 3 eV.

A análise da equipa, apresentada na edição de 2 de julho da Nature Astronomy, mostra que esses raios-X variam com o período orbital binário e indica um padrão de saída de energia similar ao dos raios-gama observados pelo Fermi.

Os investigadores dizem que a melhor explicação para os raios-X energéticos e a emissão de raios-gama é a aceleração de eletrões em violentas ondas de choque ao longo da fronteira dos ventos estelares em colisão. Os raios-X detetados pelo NuSTAR e os raios-gama detetados pelo Fermi surgem da luz estelar, devido a um enorme aumento de energia pelas interações com esses eletrões.

Alguns dos eletrões super-rápidos, bem como outras partículas aceleradas, devem escapar do sistema e talvez alguns deambulem eventualmente até à Terra, onde podem ser detetados como raios cósmicos.

"Nós sabemos há algum tempo que a região em torno de Eta Carinae é a fonte de emissão energética de raios-X e raios-gama de alta anergia," acrescenta Fiona Harrison, investigadora principal do NuSTAR e professora de astronomia no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. "Mas até que o NuSTAR foi capaz de identificar a radiação, mostrar que vinha do binário e de estudar as suas propriedades em detalhe, a origem permanecia misteriosa."

 


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Eta Carinae brilha em raios-X nesta imagem obtida pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA. As cores indicam diferentes energias. O vermelho cobre os 300-1000 eV, o verde varia entre 1000 e 3000 eV e o azul cobre 3000 e 10.000 eV. Para comparação, a energia da luz visível encontra-se entre os 2 e 3 eV. As observações do NuSTAR (contornos verdes) revelam uma fonte de raios-X com energias três vezes superiores às que o Chandra deteta. Os raios-X vistos da fonte no ponto central têm origem na colisão dos ventos estelares do binário. A deteção do NuSTAR mostra que as ondas de choque na zona de colisão dos ventos acelera partículas carregadas como eletrões e protões até quase à velocidade da luz. Algumas destas partículas podem alcançar a Terra, onde são detetadas como partículas de raios cósmicos. Os raios-X espalhados pelos detritos ejetados na famosa erupção do século XIX de Eta Carinae podem produzir a emissão avermelhada.
Crédito: NASA/CXC e NASA/JPL-Caltech
(clique na imagem para ver versão maior)


Links:

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Artigo científico (Nature Astronomy)
Eta Carinae Dispara Raios Cósmicos (NASA Goddard via YouTube)
ScienceDaily
Astronomy Now
PHYSORG
UPI

Eta Carinae:
Wikipedia
Solstation

NuSTAR:
NASA
Caltech
Wikipedia

Telescópio Espacial Fermi:
NASA
Wikipedia

Observatório XMM-Newton:
ESA
Wikipedia

 
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