INTEGRAL: uma janela para um Universo violento

2002-10-19

Lançamento do observatório INTEGRAL (ESA) a 17 de Outubro de 2002, em Baikonur (Cazaquistão). Os quatro instrumentos a bordo permitirão, pela primeira vez, efectuar simultaneamente observações na região do espectro do visível, dos raios-X e dos raios gama de alguns dos objectos mais energéticos do Universo. Crédito: ESA.
O observatório INTEGRAL
INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL)
O INTEGRAL é um observatório espacial de raios gama da ESA, com cooperação da Rússia e dos Estados Unidos da América, lançado em Outubro de 2002. Esta missão é especialmente dedicada à espectroscopia e obtenção de imagens de alta resolução de fontes de raios gama dentro do intervalo de energia dos 15 keV aos 10 MeV, com monitorização simultânea em raios-X (4-35 keV) e no óptico (banda V, centrada nos 550 nm). Entre outros sucessos, o INTEGRAL já efectou medições espectrais de fontes raios gama, detectou fulgurações de raios gama e mapeou o plano galáctico.
(do inglês, INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory, da ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
) foi lançado com sucesso no dia 17 de Outubro, a partir da base de Baikonur (Cazaquistão). No âmbito da cooperação da ESA com a Rússia, o foguetão de lançamento russo Proton foi escolhido para colocar o INTEGRAL numa órbita
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
elíptica de 72 horas, distando da Terra entre 9 000 e 153 000 km (i.e., quase metade da distância à Lua
Lua
A Lua é o único satélite natural da Terra.
). Esta órbita excêntrica
órbita excêntrica
Diz-se que uma órbita é excêntrica quando a sua excentricidade é elevada.
é necessária para que passe cerca de 90% do tempo fora das cinturas de radiação de Van Allen
cinturas de radiação de Van Allen
As cinturas de radiação de Van Allen são duas regiões, com a forma de um toro, em torno da Terra nas quais muitas partículas electricamente carregadas (protões e electrões) são aprisionadas devido ao campo magnético terrestre.
.

O INTEGRAL possui dois instrumentos dedicados à detecção de radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
gama: o espectrómetro
espectrómetro
O espectrómetro é um instrumento cuja função é medir os comprimentos de onda de um determinado espectro de luz, permitindo identificar as espécies químicas responsáveis pelas riscas existentes nesse espectro.
SPI e a câmara de IBIS para obtenção de imagens. O espectrómetro, cuja precisão e sensibilidade à radiação gama supera todos os instrumentos anteriores, destina-se a conduzir uma análise espectral de fontes isoladas e de regiões de actividade de raios gama
raios gama
Os raios gama são a componente mais energética e mais penetrante de toda a radiação electromagnética. Os fotões gama possuem energias elevadíssimas, tipicamente superiores a 10 keV, às quais correspondem comprimentos de onda inferiores a umas décimas do Ångstrom. Este tipo de radiação é, por exemplo, emitido espontaneamente por núcleos atómicos de algumas substâncias radioactivas.
. Por sua vez, a câmara de IBIS possui uma resolução angular nunca antes alcançada em câmaras de raios gama. Para complementar as observações do SPI e do IBIS, o INTEGRAL ainda possui a bordo uma câmara de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
, a JEM-X, e uma câmara que opera na região do espectro do visível, a OMC. Combinando a informação recolhida com os quatro instrumentos, será possível, pela primeira vez, efectuar observações simultâneas de fenómenos de alta energia cobrindo uma gama de sete ordens de grandeza em frequência
frequência
Num fenómeno periódico, a frequência é o número de ciclos por unidade de tempo.
, desde a luz visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
até aos raios gama.

Dado que as radiações gama e X atravessam facilmente espelhos e lentes (por serem, como se sabe, extremamente penetrantes), torna-se necessário utilizar uma tecnologia especial para focar esta radiação de alta energia. A técnica utilizada pelos instrumentos a bordo do INTEGRAL chama-se máscara codificada. A máscara codificada é uma chapa composta por elementos com uma determinada área que são transparentes ou opacos à radiação que se pretende detectar, e cuja distribuição forma um determinado padrão. A máscara é colocada antes do detector por forma a que, quando a radiação incide, o padrão da máscara é projectado no detector. A imagem do padrão no detector aparece desviada, relativamente à posição central, e este desvio é determinado pela direcção de incidência da radiação. Após um certo período de exposição, a imagem acumulada no detector tem de ser descodificada, por forma a determinar a intensidade de cada máscara projectada e a fazer a correspondência do desvio da máscara com a respectiva posição no céu.

O INTEGRAL irá estudar fontes intensas de raios gama, tais como explosões de supernovas
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
, buracos negros
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
e fulgurações de raios gama
fulguração de raios gama
Uma fulguração de raios gama é uma potentíssima explosão, com consequente libertação de fotões gama, que ocorre em direcções aleatórias no céu. Descobertas acidentalmente nos anos 1960, sabe-se que algumas delas estão associadas a um tipo particular de supernovas, as explosões que marcam o fim da vida de uma estrela de massa elevada.
. Quando estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
elevada chegam ao fim da sua vida, explodem como supernovas, transformando-se em verdadeiras fábricas químicas: todos os elementos químicos
elemento químico
Elemento composto por um único tipo de átomos. Os elementos químicos constituem a Tabela Periódica.
mais pesados do que o ferro são criados nestas explosões. Grande parte da enorme quantidade de energia resultante da explosão é libertada sob a forma de radiação gama. Um dos objectivos científicos do INTEGRAL é contribuir para a compreensão da formação dos novos átomos
átomo
O átomo é a menor partícula de um dado elemento que tem as propriedades químicas que caracterizam esse mesmo elemento. Os átomos são formados por electrões à volta de um núcleo constituído por protões e neutrões.
neste tipo de processos.

Após a explosão, resulta da supernova um objecto incrivelmente denso, quer seja uma estrela de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
, ou um buraco negro. Estes objectos possuem campos gravíticos muito fortes que capturam gás e poeira em seu redor. Estes aquecem e libertam energia sob a forma de raios-X e raios gama. Para além dos buracos negros estelares, existem ainda os de massa muito mais elevada, os buracos negros galácticos. A radiação gama por eles libertada é tão forte que podem ser observados a uma distância correspondente a quase metade do tamanho do Universo conhecido. As observações efectuadas com o INTEGRAL permitirão confirmar a presença de buracos negros gigantescos no centro de galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
, começando com a nossa própria Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
.

O INTEGRAL também será um meio único para investigar as misteriosas explosões de raios gama que acontecem em todo o Universo, à taxa de cerca de uma por dia: as fulgurações
fulguração
Uma fulguração é uma libertação de energia de forma explosiva da qual resulta um aumento rápido do brilho do astro no qual ocorre. São exemplo deste tipo de fenómenos as fulgurações solares, associadas às manchas solares, bem como as fulgurações de raios-X, que ocorrem em estrelas de neutrões, e de raios gama, que se sabe estarem relacionadas com as explosões de supernova.
de raios gama. A sua origem mantem-se desconhecida desde a sua primeira detecção nos finais dos anos 60.

Fonte da notícia: //http://sci.esa.int/content/news/index.cfm?aid=21&cid=44&oid=30782