A NASA está se preparando para lançar um novo conjunto de olhos de raios-X no cosmos. O primeiro observatório espacial desse tipo, o Imaging X-ray Polarimetry Explorer, ou IXPE, foi construído para estudar alguns dos objetos mais energéticos do universo – os restos de estrelas explodidas, jatos de partículas poderosas expelindo de buracos negros que se alimentam e muito mais mais.
A visão de raio-X exclusiva do IXPE revelará a geometria oculta e o funcionamento interno de estrelas explodidas, buracos negros, galáxias ativas e muito mais. O IXPE não será tão grande e forte quanto o Observatório de Raios-X Chandra, o telescópio de raios-X carro-chefe da NASA. Mas o que falta ao IXPE em poder de imagem, ele compensa ao ver um aspecto das fontes cósmicas de raios-X que foi amplamente inexplorado até agora – a polarização.
“O lançamento do IXPE marca um passo ousado e único em frente para a astronomia de raios-X”, disse o Dr. Martin Weisskopf, investigador principal do IXPE. “O IXPE vai nos dizer mais sobre a natureza precisa das fontes de raios-X cósmicos do que podemos aprender estudando apenas seu brilho e espectro de cores.”
Créditos: NASA
Um iniciador de polarização de raios-X
Os raios X são uma forma de luz de alta energia. Eles se originam de lugares onde a matéria está sob condições extremas – colisões violentas, explosões enormes, temperaturas de 10 milhões de graus, rotações rápidas e fortes campos magnéticos. Eles carregam informações detalhadas sobre os fenômenos poderosos que os produzem. Mas a atmosfera da Terra impede que os raios-X cósmicos atinjam o solo, então eles só podem ser coletados por telescópios no espaço.
A luz polarizada carrega detalhes exclusivos sobre de onde a luz vem e por onde ela passa. A luz é composta de ondas interconectadas de campos elétricos e magnéticos que interagem entre si de uma forma que os faz oscilar, ou vibrar, em ângulos retos com o caminho que a luz está viajando. As vibrações podem ser para cima e para baixo, lado a lado ou em qualquer lugar entre eles. A luz polarizada é composta de campos elétricos que vibram em apenas uma direção.
A luz de uma lâmpada típica, por exemplo, produz campos elétricos que vibram em todas as direções. Se a luz é espalhada ou refletida por partículas ou superfícies, a luz pode se tornar polarizada – com vibrações alinhadas em apenas uma direção.
Buscando respostas para perguntas fundamentais
Ao analisar os raios-X polarizados com IXPE, os cientistas podem aprender mais sobre a estrutura e o comportamento dos objetos celestes, seus ambientes circundantes e a física de como os raios-X surgem.
As medições de polarização do IXPE também conterão pistas para questões que os astrônomos se questionam há décadas, tais como:
1. Qual é a rotação de um buraco negro?
2. O que alimenta o brilho misterioso dos pulsares – estrelas mortas giratórias tão densas que uma colher cheia pesaria tanto quanto uma montanha na Terra?
3. Nossa compreensão das leis fundamentais da física se aplica a todo o universo?
“O IXPE nos ajudará a testar e refinar nossas teorias de como o universo funciona”, disse Weisskopf. “Pode haver respostas ainda mais interessantes à frente do que as que formulamos. Melhor ainda, podemos encontrar listas inteiras de novas perguntas a fazer!”
Para Weisskopf, que também é o cientista do projeto do Chandra, adicionar polarização à mistura de raios-X sempre foi um objetivo. Fazer tais medições é difícil. Requer instrumentos sensíveis, uma viagem de foguete ao espaço e longos tempos de observação.
A nova e poderosa visão de raio-X do IXPE é possibilitada por detectores de polarização de última geração desenvolvidos na Itália. IXPE carrega três telescópios idênticos. Cada um tem um conjunto de espelhos aninhados em forma de cilindro que coletam os raios-X e os alimentam com um detector, que tira uma foto dos raios-X que chegam e mede a quantidade e a direção da polarização.
“Isso será inovador em termos de aquisição de dados de raios-X”, disse Weisskopf. “Estaremos analisando os resultados nas próximas décadas.”
O IXPE deve ser lançado em 9 de dezembro em um foguete Falcon 9 do Kennedy Space Center da NASA na Flórida. IXPE é uma parceria entre a NASA e a Agência Espacial Italiana. A Ball Aerospace é o principal parceiro da indústria.
Publicado em 27/11/2021 09h15
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