A imagem de raios gama da região do centro galáctico tirada por H.E.S.S. Clique para ampliar
Astrofísicos usando o H.E.S.S. Espera-se que esses raios gama resultem das partículas de raios cósmicos ainda mais energéticas, que permeiam toda a nossa galáxia, colidindo com as nuvens. No entanto, graças à extrema sensibilidade do instrumento HESS nessa faixa de energia, medições precisas da intensidade e das energias desses raios gama mostram ainda que na região central da nossa galáxia essas partículas de raios cósmicos são tipicamente mais energéticas do que as medidas medidas em queda. na atmosfera da Terra. As possíveis razões pelas quais os raios cósmicos são aprimorados e as energias mais altas no coração da nossa galáxia incluem o eco de uma supernova que explodiu cerca de dez mil anos antes, ou uma explosão de aceleração de partículas do super enorme buraco negro no centro da galáxia. .
Os raios gama se assemelham à luz normal ou raios X, mas são muito mais energéticos. A luz visível tem uma energia de cerca de um elétron-volt (1 eV), nos termos do físico. Raios-X são milhares a milhões de eV. H.E.S.S. detecta fótons de raios gama de energia muito alta com uma energia de um milhão de milhões de eVs, ou um teraelétron-volt. Esses raios gama de alta energia são bastante raros; mesmo para fontes astrofísicas relativamente fortes, apenas cerca de um raio gama por mês atinge um metro quadrado no topo da atmosfera da Terra.
Partículas de alta energia do espaço bombardeiam continuamente a atmosfera da Terra de todas as direções. Suas energias excedem, de longe, as que podem ser alcançadas usando aceleradores de partículas fabricados pelo homem. Os raios cósmicos foram descobertos em 1912 por Victor Hess e, embora tenham sido extensivamente estudados por quase um século, sua origem - frequentemente declarada como um dos principais temas da astrofísica - ainda não está completamente esclarecida. Um importante resultado inicial do H.E.S.S. O experimento foi revelar uma onda de choque de explosão de supernova [1] como um local de intensa aceleração de partículas
Em uma publicação recente na revista Nature, o internacional H.E.S.S. A colaboração relatou a descoberta de emissão de raios gama de um complexo de nuvens de gás próximo ao centro de nossa própria Via Láctea. Essas nuvens gigantes de gás hidrogênio abrangem uma quantidade equivalente a 50 milhões de vezes a massa do sol. Com o altamente sensível H.E.S.S. telescópios de raios gama, é possível, pela primeira vez, mostrar que essas nuvens estão brilhando em raios gama de energia muito alta.
Uma questão fundamental em nossa compreensão dos raios cósmicos é sua distribuição no espaço. Eles permeiam toda a galáxia uniformemente ou sua densidade e distribuição em energia variam dependendo da localização da galáxia (por exemplo, devido à proximidade de aceleradores de partículas cósmicas)? Medições diretas dos raios cósmicos só podem ser realizadas dentro do nosso sistema solar, localizado a cerca de 25.000 anos-luz do centro da galáxia. No entanto, um subterfúgio permite que os astrofísicos investigem raios cósmicos em outras partes da galáxia; Quando uma partícula de raio cósmico colide com uma partícula de gás interestelar, são produzidos raios gama.
A parte central da nossa galáxia é um zoológico astronômico complexo, contendo exemplos de todos os tipos de objetos exóticos conhecidos pelos astrônomos, como os remanescentes de explosões de supernovas e um buraco negro supermassivo. Ele também contém grandes quantidades de gás interestelar, que tendem a se acumular nas nuvens. Se raios gama forem detectados a partir da direção de uma nuvem de gás, os cientistas poderão inferir a densidade dos raios cósmicos no local da nuvem. A intensidade e distribuição de energia desses raios gama reflete a dos raios cósmicos.
Em baixas energias, cerca de 100 milhões de elétron-volts (aceleradores feitos pelo homem atingem energias de até 1.000.000 milhões de elétron-volts), essa técnica foi usada pelo satélite EGRET para mapear raios cósmicos em nossa galáxia. Em energias realmente altas - o verdadeiro domínio dos aceleradores de raios cósmicos -, nenhum instrumento foi tão sensível o suficiente para "ver" nuvens de gás interestelares brilhando em raios gama de energia muito alta. demonstrou pela primeira vez a presença de raios cósmicos nesta região central da nossa galáxia.
O H.E.S.S. os dados mostram que a densidade dos raios cósmicos excede a da vizinhança solar por um fator significativo. Curiosamente, essa diferença aumenta à medida que aumentamos a energia, o que implica que os raios cósmicos foram acelerados recentemente. Portanto, esses dados sugerem que as nuvens são iluminadas por um acelerador de raios cósmico próximo, que esteve ativo nos últimos dez mil anos. Os candidatos a esses aceleradores são uma explosão estelar gigantesca que aparentemente explodiu perto do coração de nossa galáxia na história "recente"; outro possível local de aceleração é o buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Jim Hinton, um dos cientistas envolvidos na descoberta, conclui: “Este é apenas o primeiro passo. Naturalmente, continuamos a apontar nossos telescópios para o centro da galáxia e trabalharemos duro para identificar o local exato da aceleração - tenho certeza de que há novas descobertas emocionantes por vir ".
A equipe do Sistema Estereoscópico de Alta Energia (H.E.S.S.) é composta por cientistas da Alemanha, França, Reino Unido, República Tcheca, Irlanda, Armênia, África do Sul e Namíbia.
Os resultados foram obtidos usando os telescópios High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) na Namíbia, no sudoeste da África. Atualmente, este sistema de quatro telescópios de 13 m de diâmetro é o detector mais sensível de raios gama de energia muito alta. Estes são absorvidos na atmosfera, onde produzem um banho de partículas de curta duração. O H.E.S.S. os telescópios detectam os leves e curtos flashes de luz azulada que essas partículas emitem (denominada luz Cherenkov, com duração de alguns bilionésimos de segundo), coletando a luz com grandes espelhos que refletem em câmeras extremamente sensíveis. Cada imagem indica a posição no céu de um único fóton de raios gama, e a quantidade de luz coletada fornece a energia do raio gama inicial. A criação das imagens fóton por fóton permite que o H.E.S.S. criar mapas de objetos astronômicos como eles aparecem em raios gama.
O H.E.S.S. A matriz de telescópios representa um esforço de construção plurianual por uma equipe internacional de mais de 100 cientistas e engenheiros. O instrumento foi inaugurado em setembro de 2004 pelo primeiro-ministro da Namíbia, Theo-Ben Guirab, e seus primeiros dados já resultaram em várias descobertas importantes, incluindo a primeira imagem astronômica de uma onda de choque de supernova nas mais altas energias de raios gama.
Fonte original: Max Planck Society
