Ecos de um grito de raios-X

2004-02-19

Estas imagens obtidas pelo XMM-Newton mostram os anéis em expansão causados pela dispersão dos raios-X por duas camadas de poeira da nossa Galáxia. Os raios-X foram produzidos pela poderosa fulguração de raios gama GRB 031203, que teve lugar no dia 3 de Dezembro de 2003. Pode-se também ver outras fontes fontes de raios-X não relacionadas. O tempo que passou desde a explosão de raios gama está indicado em cada uma das imagens. Crédito: ESA, S. Vaughan (U. de Leicester).
O satélite XMM-Newton
X-ray Spectroscopy Multi-Mirror Mission (XMM-Newton)
Satélite de raios-X da Agência Espacial Europeia colocado em órbita no dia 10 de Dezembro de 1999, com a ajuda de um foguetão Ariane 5. Este satélite é o segundo de uma série de missões no âmbito do programa espacial europeu de longo termo Horizon 2000.
da ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
obteve imagens de um conjunto espectacular de anéis que aparentemente se expandem, com uma velocidade mil vezes maior que a da luz, à volta de um ponto do céu onde em Dezembro teve lugar uma poderosa fulguração 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.
.

Esta é a primeira vez que um acontecimento destes, chamado "eco", foi observado em 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.
. O eco forma-se quando a poderosa 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.
de uma fulguração
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
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.
, vinda de longe, atravessa um manto de poeira na nossa Galáxia
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.
e é dispersa, tal como o feixe de luz de um farol projectado nas nuvens. Usando os anéis em expansão para localizar esta poeira, os astrónomos podem identificar lugares com condições para a formação de novas 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 planetas
planeta
Um planeta é um objecto que se forma no disco que circunda uma estrela em formação e cuja massa é superior à de Plutão (1/500 da massa da Terra) e inferior a 10 vezes a massa de Júpiter. Ao contrário das estrelas, os planetas não produzem luz, apenas reflectem a luz da estrela que orbitam.
.

No dia 3 de Dezembro de 2003 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.
da ESA detectou uma fulguração de raios gama, que durou cerca de 30 segundos, vinda da direcção de uma 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.
distante. Em poucos minutos, vários observatórios à volta do mundo estavam a apontar os seus instrumentos para esta fonte misteriosa, chamada GRB 031203, numa tentativa de decifrar a sua natureza. O observatório de raios-X XMM-Newton também se juntou a esta caça e observou esta fonte com grande detalhe.

O pós-resplendor de raios-X emitidos por GRB 031203 é facilmente visível nas imagens do XMM-Newton. Mas muito mais impressionantes são dois anéis, centrados no pós-resplendor, que parecem expandir-se mil vezes mais rápido que a luz. Estes anéis são o que os astrónomos chamam de eco e formam-se quando os raios-X provenientes de uma distante fulguração de raios gama brilham numa camada de gás da nossa Galáxia.

Os anéis parecem expandir-se porque os raios-X dispersos por poeira situada mais longe levam mais tempo a chegar do que aqueles que interagem com poeira mais próxima. Claro que nada se pode mover mais rápido que a luz. Na realidade, a taxa de expansão que observamos é apenas um efeito visual. Acontece que se vêem dois anéis porque existem dois finos mantos de pó entre nós e a fonte da fulguração de raios gama: um mais próximo, que cria o anel maior, e outro mais longe, onde se forma o anel mais pequeno.

Sabendo a velocidade com que os raios-X viajam no espaço, os astrónomos puderam determinar as distâncias aos dois mantos de poeira medindo o tamanho dos anéis. O manto mais próximo está a 2900 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.
e é provavelmente parte da nebulosa
nebulosa
Uma nebulosa é uma nuvem de gás e poeira interestelares.
de Gum, uma bolha de gás quente resultante de muitas 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).
. A outra camada de poeira está a cerca de 4500 anos-luz. O conhecimento da distribuição de poeira na nossa Galáxia é importante porque a poeira favorece o colapso das nuvens de gás frio, que podem formar estrelas e planetas.

Anéis de raios-X em expansão dispersos por poeira, como estes à volta de GRB 031203, nunca se tinham visto anteriormente. Anéis mais lentos, causados por um efeito semelhante, foram já observados no visível à volta de algumas supernovas.

Os anéis em expansão também proporcionam informação valiosa relativamente à própria fulguração de raios gama. As fulguração de raios gama apesar de serem os fenómenos mais energéticos do Universo ainda não são bem compreendidos pelos astrónomos. Algumas ocorrem com a explosão de supernova de uma estrela de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
. No entanto, parece que só as estrelas que perderam as suas camadas exteriores e cujo colapso produz um buraco negro
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.
são capazes de provocar uma fulguração de raios gama. O atraso dos raios-X do eco de GRB 031203 são muito úteis porque dizem quão brilhante foi a fulguração na região espectral dos raios-X quando ocorreu no dia 3 de Dezembro. Quantas mais peças pudermos juntar para estudar a fulguração, mais poderemos aprender como se formam os buracos negros.

Fonte da notícia: http://www.pparc.ac.uk/Nw/halo.asp