Um halo de raios gama em NGC 253

2003-03-04

Imagem de NGC 253 obtida através de um filtro azul pela câmara WFI, no telescópio de 2,2 metros no Observatório de La Silla (Chile). Crédito: ESO.
Os 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.
correspondem à região do espectro electromagnético
espectro electromagnético
O espectro electromagnético é a gama completa de comprimentos de onda da radiação electromagnética. Divide-se usualmente nas bandas dos raios gama, raios-X, ultravioleta, visível, infravermelho, submilímetro, milímetro, microondas (comprimentos de onda da ordem do centímetro) e rádio (comprimentos de onda superiores ao metro).
com energia superior a um milhão de electrões-volt
electrão-volt (eV)
O electrão-volt (eV) é uma unidade de energia que corresponde à energia adquirida por um electrão quando este é acelerado por uma diferença de potencial de um volt num campo eléctrico. 1 eV = 1,6 x 1012 erg = 1,60217733 x 10-19 J.
e são a forma de luz mais energética. A atmosfera da Terra
atmosfera terrestre
A atmosfera terrestre é composta por um conjunto de camadas gasosas que envolvem a Terra. Estas camadas são designadas por Troposfera (da superfície da Terra até cerca de 10 km de altitude), Estratosfera (10 - 50 km), Mesosfera (50 - 100 km), Termosfera (100 - 400 km) e Exosfera (acima dos 400 km).
impede que a 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 alcance a superfície terrestre e, por isso, a maioria dos observatórios de raios gama encontram-se no espaço. Contudo, os raios gama mais energéticos penetram na atmosfera
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
da Terra, colidindo com moléculas
molécula
Uma molécula é a unidade mais pequena de um composto químico, sendo constituída por um ou mais átomos, ligados entre si pelas interacções dos seus electrões.
e provocando uma cascata de partículas secundárias. O CANGAROO-II, gerido por um consórcio australiano e japonês, é um telescópio de 10 metros, situado na Austrália, que detecta essas partículas e reconstrói a direcção e energia dos raios gama incidentes que originaram a cascata.

O CANGAROO-II apontou para a galáxia
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.
NGC 253 e detectou raios gama com energia na ordem dos biliões de electrões-volt, chamados raios gama TeV
teraelectrão-volt (TeV)
O teraelectrão-volt (TeV) é uma unidade de energia igual a um bilião de electrões-volt: 1 TeV = 1012 eV.
(teraelectrão-volt). Uma equipa, liderada por C. Itoh da Universidade de Ibaraki (Japão), juntou as observações realizadas com o telescópio CANGAROO-II com dados arquivados pelo Goddard Space Flight Center (NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
). Deste modo, pôde analisar o espectro completo de emissão de NGC 253, desde as frequências
frequência
Num fenómeno periódico, a frequência é o número de ciclos por unidade de tempo.
de rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
até aos 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.
, e ainda os raios gama TeV. Parte do espectro de baixa energia é produzido pela interacção com raios cósmicos. Por outro lado, os raios cósmicos são reponsáveis pelas emissões de raios gama TeV. Assim, o espectro completo em frequências oferece o quadro total da actividade dos raios cósmicos em NGC 253.

Estes investigadores construíram um modelo em que os raios cósmicos responsáveis pelo espectro de emissão da galáxia são electrões
electrão
Partícula elementar pertencente à família dos leptões - partículas sujeitas à interacção nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e encontram-se nos átomos de todos os elementos químicos, orbitando à volta do núcleo atómico, que possui carga eléctrica positiva.
de elevada energia no halo da galáxia. E concluíram que esse modelo descreve adequadamente as observações. O trabalho encontra-se publicado na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters, Fevereiro de 2003.

NGC 253 é uma galáxia espiral do tamanho da nossa 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.
, aproximadamente a 8 milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
de nós, e é conhecida por ter uma elevada taxa de formação de 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.
e uma elevada taxa de explosão de estrelas (estrelas 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).
). A observação dos raios gama TeV de NGC 253, originados por raios cósmicos, vem fortalecer a ideia de que a fonte principal de raios cósmicos no Universo são as explosões de supernova.

A existência de um halo extenso de electrões de elevada energia em NGC 253 poderá ajudar-nos a compreender melhor a nossa própria Via Láctea, em particular, o excesso de emissão difusa de raios gama na direcção do centro galáctico, observada pelo observatório de raios gama Compton
Compton Gamma Ray Observatory (CGRO)
O Observatório de Raios Gama Compton foi o segundo dos grandes observatórios espaciais da NASA. Foi colocado em órbita em Abril de 1991 pelo vaivém Atlantis e, com um total de 17 toneladas, foi naquele tempo a maior carga de vocação astrofísica alguma vez colocada no espaço. A sua missão terminou no dia 4 de Junho de 2002, dia em que reentrou na atmosfera terrestre.
(NASA).

NGC 253 é somente a décima-segunda fonte de raios gama TeV observada. Por não ser um fonte exótica, poderá querer dizer que o Universo é rico em raios gama, que agora, telescópios de raios gama TeV de segunda geração, como o CANGAROO-II, podem detectar.

Fonte da notícia: http://www.gsfc.nasa.gov/news-release/releases/2003/03-19.htm