Matéria visível de aglomerados de galáxias concentra emissões mais potentes de raios gama

Aemissão difusa de raios gama (DRGB) é uma radiação de altíssimas energias, com diversas fontes, que permeia todo o Universo e fornece informações importantes sobre a origem e estrutura dele aos cientistas.

Un dos aglomerados de galáxias onde os pesquisadores monstraram a trajetoria de raios cósmicos propagando no aglomerado. Foto: Hussain, Alves Batista, de Gouveia Dal Pino e Dolag

No Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, uma pesquisa sugere, baseada em simulações matemáticas e dados de medição da radiação, que as emissões mais potentes estão concentradas na matéria visível dos aglomerados de galáxias.

Os resultados do trabalho irão contribuir para os estudos sobre a matéria escura, que ainda é de natureza desconhecida, mas tem sua existência inferida indiretamente por seus efeitos gravitacionais na matéria visível.

“Ainda se especula que a DRGB pode ter origem em populações de fontes individuais, como galáxias ativas ou de starburst, isto é, com surtos de formação estelar”, afirma a professora Elisabete de Gouveia Dal Pino, que orientou a tese de doutorado de Saqib Hussain, no IAG, ponto de partida para a elaboração do artigo publicado na revista Nature Communications.

“Essa radiação não tem efeito direto sobre a superfície da Terra, mas fornece informações sobre fontes astrofísicas.”

A pesquisa determinou a contribuição dos aglomerados de galáxias para a radiação DRGB proveniente de sua matéria visível, quer dizer, do gás e de seu interior.

A professora do IAG enumera os métodos aplicados para obter os resultados: “Usamos simulações magneto-hidrodinâmicas, que são ferramentas para descrever o comportamento macroscópico de fluidos magnetizados, tridimensionais cosmológicas de aglomerados de galáxias, combinadas com simulações numéricas Monte Carlo, um método para estimar soluções mais prováveis de um evento com múltiplas possibilidades, para reproduzir a propagação de raios cósmicos com altas energias e obter suas perdas por emissão, ou seja, por cascateamento em fótons e partículas secundárias.”

“Nossos resultados são diretamente comparados com as observações existentes da radiação em raios gama obtidas pelo telescópio espacial Fermi. Usamos também limites superiores de outros instrumentos sensíveis à emissão de raios gama, como o observatório High Altitude Water Cherenkov (HAWC), instalado no México, e o Chicago Air Shower Array (Casamia), nos Estados Unidos”, relata Elisabete Dal Pino.

“Além disso, também comparamos com as curvas de sensibilidade previstas para instrumentos futuros como o Cherenkov Telescope Array (CTA), colaboração na qual nosso grupo está diretamente envolvido através de projeto temático da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Verificamos que os aglomerados de galáxias parecem explicar 100% das emissões mais potentes, acima de 100 Gigaelétrons-volts (GeV).”

De acordo com a professora do IAG, a emissão difusa de raios gama é fundamental para os estudos cosmológicos sobre a origem da matéria escura do Universo.

“Sabemos que ela só interage com a matéria visível através da força gravitacional, no entanto, partículas de matéria escura do tipo WIMPs (partículas massivas de interação fraca, na sigla em inglês) interagem entre si, e sua colisão e aniquilação resultam na produção de raios gama”, destaca.

“Com os telescópios de raios gama, e em particular com o CTA, que será o maior e mais sensível jamais construído, poderemos investigar também a matéria escura através do sinal que ela pode produzir. Daí, separar a emissão da matéria visível no DGRB é fundamental. Isso é o que fizemos neste trabalho, determinar a contribuição vinda dos aglomerados de galáxias.” (Júlio Bernardes/Jornal da USP)

VOCÊ TAMBÉM PODE ESTAR INTERESSADO EM

Astrónomos descobrem nuvens de gás distantes com restos das primeiras estrelas

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os investigadores descobriram pela primeira vez as impressões digitais deixadas pela explosão das primeiras estrelas do Universo.

Primeira imagem direta de um buraco negro a expelir um poderoso jato

Os astrónomos observaram, pela primeira vez numa mesma imagem, a sombra do buraco negro situado no centro da galáxia Messier 87 (M87) e o poderoso jato que este objeto lança para o espaço.

Temperatura das erupções do Sol ajuda a entender a natureza do plasma solar

O movimento de rotação do Sol produz mudanças em seu campo magnético. E isso faz com que, a cada 11 anos aproximadamente, nossa estrela entre em uma fase de intensa atividade.

Astrónomos observam nascimento de enxame de galáxias no Universo primordial

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, uma equipa de astrónomos descobriu um vasto reservatório de gás quente no enxame de galáxias ainda em formação em torno da galáxia Teia de Aranha — trata-se da mais distante detecção de gás quente efectuada até à data.

Astrónomos encontram elo perdido da água existente no Sistema Solar

Os astrónomos detectaram vapor de água no disco de formação planetária situado em torno da estrela V883 Orionis. Esta água apresenta uma assinatura química que explica o percurso da água, desde as nuvens de gás onde se formam as estrelas até aos planetas, e apoia a ideia de que a água existente na Terra é ainda mais antiga do que o nosso Sol.

Cápsula produzida em impressora 3D envolve fibras ópticas e impede a degradação

A fibra óptica é uma estrutura maciça de vidro composta por uma parte externa, a casca, e uma interna, o núcleo. Ela comumente é utilizada nas telecomunicações, na transmissão de um feixe de luz de um ponto a outro com o mínimo de perda no caminho. Essas fibras podem também ter outras aplicações, como no sensoriamento de gases.