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Estrela Eta Carinae pode estar acelerando raios cósmicos em direção a Terra

Astro pode ser origem de algumas das misteriosas partículas superenergéticas que bombardeam nosso planeta

Wikimedia Commons

Um novo estudo usando dados do telescópio espacial NuSTAR da NASA sugere que Eta Carinae, o sistema estelar mais luminoso e massivo num raio de 10.000 anos-luz de distância, está acelerando partículas a altas energias — e algumas delas podem chegar à Terra na forma de raios cósmicos.

"Sabemos que as ondas de choque de estrelas que ja explodiram podem acelerar partículas de raios cósmicos a velocidades comparáveis às da luz, um impulso incrível de energia", disse Kenji Hamaguchi, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, e principal autor do estudo."Processos semelhantes devem ocorrer em outros ambientes extremos. Nossa análise indica que Eta Carinae é um deles."

Os astrônomos sabem que os raios cósmicos com energias superiores a 1 bilhão de elétron-volts (eV) chegam até nós de locais além do nosso Sistema Solar. Mas como essas partículas - elétrons, prótons e núcleos atômicos - possuem carga elétrica, elas desviam de seu curso sempre que encontram campos magnéticos. Isso embaralha seus caminhos e mascara suas origens. 

Eta Carinae, localizada a cerca de 7.500 anos-luz de distância, na constelação de Carina, ao sul, é famosa por uma explosão que ocorreu no século 19 e que rapidamente a tornou a segunda estrela mais brilhante do céu. Este evento também ejetou uma enorme nebulosa em forma de ampulheta. A causa da erupção ainda é pouco conhecida.

O sistema contém um par de estrelas maciças cujas órbitas excêntricas as aproximam a cada 5,5 anos. As estrelas contêm 90 e 30 vezes a massa do nosso Sol, e quando ficam mais próximas entre si estão a 225 milhões de quilômetros de distância - em média, a distância que separa Marte do Sol.

"Ambas as estrelas de Eta Carinae coordenam poderosos fluxos de saída chamados de ventos estelares", disse um membro da equipe e do Goddard, Michael Corcoran. "É o local em que esses ventos se chocam durante o ciclo orbital, e que produz periodicamente sinais de raios-X de baixa energia, que estamos rastreando há mais de duas décadas." 

O Telescópio Espacial de Raios-Gama Fermi, da NASA, também observa uma mudança nos raios gama — radiação eletromagnética que contém muito mais energia do que raios X — que vêm de uma fonte situada na direção de Eta Carinae. Mas a visão do Fermi não é tão nítida quanto a dos telescópios de raios X, por isso os astrônomos não conseguiam confirmar a conexão.

Para preencher a lacuna entre o monitoramento de raios X de baixa energia e as observações do Fermi, Hamaguchi e seus colegas recorreram ao NuSTAR. Lançado em 2012, o NuSTAR consegue focar raios X de energia muito maior do que qualquer telescópio anterior. Utilizando dados coletados recentemente e dados arquivados, a equipe examinou as observações do NuSTAR adquiridas entre março de 2014 e junho de 2016, juntamente com observações de raios X de baixa energia do satélite XMM-Newton da Agência Espacial Européia no mesmo período. 

Os raios X de baixa energia, ou suaves, de Eta Carinae vêm de gases da interface dos ventos estelares que colidem, onde as temperaturas ultrapassam 40 milhões de graus Celsius. Mas o NuSTAR detectou uma fonte emissora de raios X acima de 30.000 eV, cerca de três vezes mais do que pode ser proveniente do choque das ondas dos ventos em colisão. Para efeito de comparação, a energia da luz visível varia entre 2 a 3 eV.

A análise da equipe, apresentada em um artigo publicado em 2 de julho, na Nature Astronomy, mostra que esses raios X "pesados" variam de acordo com o período orbital binário e mostram um padrão similar de saída de energia aos raios gama observados por Fermi.

Os pesquisadores dizem que a melhor explicação para os raios X pesados e a emissão de raios gama é que se tratam de elétrons acelerados em ondas de choque violentas ao longo da fronteira dos ventos estelares em colisão. Os raios X detectados pelo NuSTAR e os raios gama detectados pelo Fermi surgem devido a um enorme aumento de energia impulsionado pelas interações desses elétrons.

Alguns elétrons super-rápidos, assim como outras partículas aceleradas, devem escapar desse sistema, e talvez alguns eventualmente viajem para a Terra, onde podem ser detectados como raios cósmicos.

"Nós sabemos há algum tempo que a região em torno de Eta Carinae é a fonte de emissão energética de raios X e raios gama de alta energia", disse Fiona Harrison, cientista do NuSTAR e professora de astronomia no Caltech em Pasadena, Califórnia. "Mas até o NuSTAR ser capaz de identificar a radiação, demonstrar que ela vem da estrela binária e estudar suas propriedades em detalhes, a origem era misteriosa."

Centro de Voo Espacial Goddard da Nasa

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