doi.org/10.3847/2041-8213/ad103b
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#Cosmologia
Os insights da missão IXPE da NASA transformaram a nossa compreensão da aceleração de partículas em buracos negros, usando o microquasar SS 433 como um estudo de caso para revelar campos magnéticos alinhados dentro dos seus jatos.
Os poderosos campos gravitacionais dos buracos negros podem devorar a matéria de planetas inteiros – muitas vezes de forma tão violenta que expelem fluxos de partículas que viajam perto da velocidade da luz em formações conhecidas como jatos. Os cientistas entendem que esses jatos de alta velocidade podem acelerar essas partículas, chamadas raios cósmicos, mas pouco se sabe definitivamente sobre esse processo.
Descobertas recentes de pesquisadores usando dados da espaçonave IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA dão aos cientistas novas pistas sobre como a aceleração de partículas acontece neste ambiente extremo. As observações vieram de um “microquasar”, um sistema composto por um buraco negro que suga material de uma estrela companheira.
Um olhar mais atento sobre SS 433
O microquasar em questão – Stephenson e Sanduleak 433, ou SS 433 – situa-se no centro do remanescente da supernova W50, na constelação de Aquila, a cerca de 18.000 anos-luz da Terra. Os poderosos jatos do SS 433, que distorcem a forma do remanescente e lhe valeram o apelido de “Nebulosa do Peixe-Boi”, foram cronometrados a cerca de 26% da velocidade da luz, ou mais de 48.000 milhas por segundo. Identificado no final da década de 1970, o SS 433 é o primeiro microquasar já descoberto.
Os três telescópios a bordo do IXPE medem uma propriedade especial da luz dos raios X chamada polarização, que informa aos cientistas sobre a organização e o alinhamento das ondas eletromagnéticas nas frequências dos raios X. A polarização dos raios X ajuda os investigadores a compreender os processos físicos que ocorrem em regiões extremas do nosso universo, como o ambiente em torno dos buracos negros, e como as partículas são aceleradas nessas regiões.
Descobertas inovadoras e implicações futuras
O IXPE passou 18 dias em abril e maio de 2023 estudando um desses locais de aceleração no lobo oriental da SS 433, onde as emissões são feitas por elétrons energéticos espiralando em um campo magnético – um processo chamado radiação síncrotron.
“Os dados do IXPE mostram que o campo magnético perto da região de aceleração aponta na direção em que os jatos estão se movendo”, disse o astrofísico Philip Kaaret, do Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, e investigador principal da missão IXPE, juntamente com o autor principal. de um novo artigo sobre as descobertas na SS 433.
“O alto nível de polarização observado no IXPE mostra que o campo magnético está bem ordenado, com pelo menos metade do campo alinhado na mesma direção”, disse Kaaret.
Essa descoberta foi inesperada, disse ele. Os investigadores há muito que teorizam que a interação entre o jato e o meio interestelar – o ambiente de gás e poeira entre as estrelas – provavelmente cria um choque, levando a campos magnéticos desordenados.
Os dados sugerem uma nova possibilidade, disse Kaaret – que os campos magnéticos dentro dos poderosos jatos podem ser “presos” e esticados quando colidem com a matéria interestelar, impactando diretamente o seu alinhamento na região de aceleração das partículas.
Desde a década de 1980, os pesquisadores supõem que os jatos do SS 433 atuam como aceleradores de partículas. Em 2018, observadores do Observatório Cherenkov de Água de Alta Altitude em Puebla, México, verificaram o efeito de aceleração dos jatos, e os cientistas usaram o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA e os observatórios XMM-Newton da Agência Espacial Europeia para identificar a região de aceleração.
À medida que os investigadores continuam a avaliar as descobertas do IXPE e a estudar novos alvos no espaço, os seus dados também podem ajudar a determinar se o mesmo mecanismo actua para alinhar os campos magnéticos em fluxos expelidos por uma variedade de fenómenos – desde jactos de buracos negros que se afastam de restos de supernovas até detritos ejectados. de estrelas explodidas, como blazares.
“Esta medição muito delicada foi possível graças às capacidades de imagem dos polarímetros de raios X do IXPE, tornando possível a detecção do sinal ténue numa pequena região do jacto a 95 anos-luz do buraco negro central,” disse Paolo Soffitta, italiano investigador principal da missão IXPE.
Publicado em 25/01/2024 01h00
Artigo original:
- https://scitechdaily.com/particle-accelerators-in-the-sky-nasas-ixpe-explores-microquasar-mechanics/
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