De um comunicado de imprensa da NASA:
Cientistas que usam o Telescópio Espacial Fermi de raios gama da NASA detectaram raios de antimatéria produzidos acima das tempestades na Terra, um fenômeno nunca visto antes.
Os cientistas pensam que as partículas de antimatéria foram formadas em um flash de raios gama terrestre (TGF), uma breve explosão produzida dentro de tempestades e demonstrada estar associada a raios. Estima-se que cerca de 500 TGFs ocorram diariamente em todo o mundo, mas a maioria passa despercebida.
"Esses sinais são a primeira evidência direta de que tempestades produzem feixes de partículas de antimatéria", disse Michael Briggs, membro da equipe de Monitor de Explosão de Raios Gama (GBM) da Fermi na Universidade do Alabama em Huntsville (UAH). Ele apresentou as descobertas na segunda-feira, durante uma coletiva de imprensa na reunião da American Astronomical Society em Seattle.
O Fermi foi projetado para monitorar raios gama, a forma de energia mais alta da luz. Quando a antimatéria que atinge Fermi colide com uma partícula de matéria normal, as duas partículas são imediatamente aniquiladas e transformadas em raios gama. O GBM detectou raios gama com energias de 511.000 elétron-volts, um sinal indicando que um elétron encontrou sua contraparte de antimatéria, um pósitron.
Embora o GBM de Fermi seja projetado para observar eventos de alta energia no universo, ele também fornece informações valiosas sobre esse fenômeno estranho. O GBM monitora constantemente todo o céu celeste acima e a Terra abaixo. A equipe do GBM identificou 130 TGFs desde o lançamento da Fermi em 2008.
“Em órbita há menos de três anos, a missão Fermi provou ser uma ferramenta incrível para sondar o universo. Agora aprendemos que ele pode descobrir mistérios muito, muito mais perto de casa ”, disse Ilana Harrus, cientista do programa Fermi na sede da NASA em Washington.
A sonda estava localizada imediatamente acima de uma tempestade durante a maioria dos TGFs observados, mas em quatro casos, as tempestades estavam longe de Fermi. Além disso, os sinais de rádio gerados por raios detectados por uma rede global de monitoramento indicavam que o único raio na época estava a centenas ou mais quilômetros de distância. Durante um TGF, que ocorreu em 14 de dezembro de 2009, Fermi estava localizado no Egito. Mas a tempestade ativa ocorreu na Zâmbia, a cerca de 4.500 quilômetros ao sul. A tempestade distante estava abaixo do horizonte de Fermi, portanto, quaisquer raios gama produzidos não poderiam ter sido detectados.
“Embora Fermi não pudesse ver a tempestade, a sonda estava magneticamente conectada a ela”, disse Joseph Dwyer, do Instituto de Tecnologia da Flórida, em Melbourne, na Flórida. “O TGF produziu elétrons e pósitrons de alta velocidade, que depois subiram Campo magnético da Terra para atingir a espaçonave.
O raio continuou passando por Fermi, alcançou um local conhecido como ponto de espelho, onde seu movimento foi invertido e atingiu a espaçonave pela segunda vez apenas 23 milissegundos depois. A cada vez, os pósitrons no feixe colidiam com elétrons na espaçonave. As partículas se aniquilaram, emitindo raios gama detectados pelo GBM de Fermi.
Os cientistas suspeitam há muito tempo que os TGFs surgem dos fortes campos elétricos perto do topo das tempestades. Sob as condições certas, eles dizem, o campo se torna forte o suficiente para gerar uma avalanche ascendente de elétrons. Atingindo velocidades quase tão rápidas quanto a luz, os elétrons de alta energia emitem raios gama quando são desviados pelas moléculas de ar. Normalmente, esses raios gama são detectados como um TGF.
Mas os elétrons em cascata produzem tantos raios gama que liberam elétrons e pósitrons para fora da atmosfera. Isso acontece quando a energia dos raios gama se transforma em um par de partículas: um elétron e um pósitron. São essas partículas que atingem a órbita de Fermi.
A detecção de pósitrons mostra que muitas partículas de alta energia estão sendo ejetadas da atmosfera. De fato, os cientistas agora pensam que todos os TGFs emitem feixes de elétrons / pósitrons. Um artigo sobre os resultados foi aceito para publicação em Geophysical Research Letters.
"Os resultados da Fermi nos aproximaram da compreensão de como os TGFs funcionam", disse Steven Cummer, da Universidade Duke. "Ainda precisamos descobrir o que há de especial nessas tempestades e o papel preciso que os raios desempenham no processo".
O Telescópio Espacial Fermi de raios gama da NASA é uma parceria de astrofísica e física de partículas. É gerenciado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Foi desenvolvido em colaboração com o Departamento de Energia dos EUA, com importantes contribuições de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.
O GBM Instrument Operations Center está localizado no Centro Nacional de Tecnologia de Ciência Espacial em Huntsville, Alabama. A equipe inclui uma colaboração de cientistas do UAH, o Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre na Alemanha e outras instituições.
Após a meia-noite de segunda-feira, (Horário padrão do leste), o documento estará disponível no site da AGU neste link para aqueles registrados na AGU.
