Descoberta nova fonte de neutrinos de alta energia

2003-03-20

Aqui vemos esquematizado o detector de neutrinos IceCube, que ocupará 1 km3. Está representada (embora não esteja à escala) uma das 80 cordas de módulos ópticos que constituem o detector. À superfície encontra-se o IceTop, constituído por uma rede de sensores, que será utilizado para calibrar o IceCube e conduzir investigações sobre raios cósmicos da alta energia. Crédito: Darwin Rianto/NSF.
Usando simulações por computador, uma equipa de cientistas mostrou que estrelas 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.
magnetizadas e com um disco de acreção
disco de acreção
Disco composto por gás e poeira interestelares que pode circundar buracos negros, estrelas de neutrões, variáveis cataclísmicas, ou estrelas em formação.
em seu redor podem constituir uma fonte importante de neutrinos
neutrino (ν)
O neutrino é uma partícula elementar da classe dos leptões. Com carga eléctrica nula e massa quase nula, o neutrino interage muito pouco, estando sujeito apenas à força nuclear fraca e à força gravitacional. O neutrino é um leptão e tem spin semi-inteiro (fermião). Conhecem-se três tipos diferentes de neutrinos: o neutrino do electrão (νe), o neutrino do muão (νμ), e o neutrino do tau (ντ).
de alta energia. Os neutrinos são o produto final dum conjunto de reacções em cadeia, iniciadas por colisões de protões
protão
Partícula que, juntamente com o neutrão, constitui os núcleos atómicos. Todos os átomos têm pelo menos um protão e é o número de protões que determina o elemento químico do átomo. Os protões têm carga eléctrica positiva. Os protões são formados por três quarks (dois u e um d), são bariões (e hadrões), e o seu spin é um número semi-inteiro.
entre a matéria que existe no disco de acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
e partículas aceleradas na magnetosfera
magnetosfera
Magnetosfera é a região em torno de um objecto celeste ocupada pelo seu campo magnético.
da estrela
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 neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
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Uma estrela de neutrões é um objecto muito compacto, e é um dos possíveis destinos finais duma estrela de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
muito elevada. Encontram-se usualmente em sistemas binários. Nestes sistemas, as órbitas
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
das estrelas envolvidas trazem-nas, periodicamente, a posições muito próximas uma da outra, a tal ponto que o intenso campo gravitacional da estrela de neutrões pode levar a que seja arrancada matéria à estrela companheira. Esta transferência de gás é um acontecimento turbulento e produz emissão fortíssima 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.
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Diego Torres, do Laboratório Nacional de Lawrence Livermore, na Califórnia (EUA), e os seus colaboradores concluíram que, durante o período orbital
período orbital
O tempo necessário para que um corpo descreva uma órbita completa e fechada em torno de outro corpo.
de 110 dias de A0545+26 (um sistema binário de raios-X
sistema binário de raios-X
Um sistema binário de raios-X é um caso especial de um sistema binário de estrelas, no qual uma das componentes é uma estrela normal e a outra é uma estrela que colapsou: uma anã branca, uma estrela de neutrões, ou um buraco negro. Estes pares de estrelas produzem raios-X quando as estrelas estão suficientemente próximas de forma a que a estrela que colapsou consegue roubar material à estrela normal.
bem conhecido e próximo de nós), neutrinos de elevada energia podem ser produzidos durante aproximadamente 50 dias, em fluxos que estão bem acima dos valores tipicamente registados aqui na Terra. Isto significa que, em princípio, estes neutrinos de alta energia podem ser detectados e a fonte A0545+26 aparecerá, então, como uma fonte periódica destes neutrinos.

É importante salientar que é a primeira vez que se mostra que um binário 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.
pode ser uma fonte periódica de neutrinos de alta energia que pode ser detectada pela próxima geração de detectores.

Há muito que os cientistas olham para as estrelas de neutrões como verdadeiros laboratórios de física no espaço porque elas fornecem pistas muito importantes quanto à natureza da matéria e da energia. Esta equipa de astrónomos acredita que poderão utilizar o novo detector de neutrinos, ainda em construção no pólo Sul, e designado por Cubo de Gelo (IceCube, em inglês) para detectar os neutrinos provenientes das estrelas de neutrões. Trata-se de um detector constituído por um cubo de gelo com 1 km de lado, situado a 1400 m de profundidade.

Este estudo da fonte A0545+26 será publicado em Maio próximo na revista da especialidade Astrophysical Journal, uma edição da Universidade de Chicago (EUA).

Informações adicionais podem ser obtidas nos seguintes endereços em língua inglesa http://aether.lbl.gov e http://icecube.wisc.edu

Fonte da notícia: http://www.llnl.gov/llnl/06news/NewsReleases/2003/NR-03-03-01.html