A cada três horas, da NASA Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray varre todo o céu, nding novos tipos de raios gama emissores de objetos, incluindo galáxias ativas, restos de supernovas, aglomerados globulares, pulsares, e blazares. A cada ano, a equipe de Fermi lança seu segundo catálogo de fontes detectadas pelo telescópio do satélite de Grande Área (LAT), produzindo um inventário de cerca de 2.000 objetos brilhantes com a forma de maior energia da luz no Universo.
"Mais da metade destas fontes são galáxias ativas, cujos buracos negros são responsáveis pelas emissões de raios gama que o LAT detecta", disse Gino Tosti, um astrofísico da Universidade de Perugia, na Itália e atualmente cientista visitante no SLAC National Accelerator Laboratory , em Menlo Park, na Califórnia
A Equipe de Fermi descobriu, por exemplo, que que a Galáxia de Andrômeda [imagem abaixo] "tem menos raios cósmicos que a nossa Via Láctea, provavelmente porque as estrelas M31 formas - incluindo os que morrem como supernovas, que ajudam a produzir raios cósmicos - mais lentamente do que nossa galáxia ", segundo Juergen Knoedlseder do Instituto de Pesquisa de Astrofísica e Planetologia em Toulouse, França.Atualmente cientista visitante no National Accelerator Laboratory SLAC.
Os cinco principais fontes de energia dentro da nossa Via Láctea são:
A Nebulosa do Caranguejo . A famosa Nebulosa do Caranguejo, localizada na constelação de Touro, é o naufrágio de uma estrela que explodiu cuja luz chegou à Terra em 1054. Localizado 6.500 anos-luz de distância, o Caranguejo é um dos objetos mais estudados no céu. No coração de uma nuvem de gás em expansão, está o que resta do núcleo da estrela original, uma estrela de neutrões superdensa (também chamado de um pulsar), que gira 30 vezes por segundo. Até recentemente, todo o caranguejo de alta energia emissões foram pensados para ser o resultado de processos físicos perto do pulsar que tocou neste giro rápido.
Por décadas, a maioria dos astrônomos consideravam a Nebulosa do Caranguejo como o mais constante farol no X-ray energias. Mas dados de instrumentos em órbita vários - incluindo monitor de Fermi explosão de raios gama - agora mostram variações inesperadas. Os astrônomos têm mostrado que, desde 2008, a nebulosa desapareceu em 7 por cento em altas energias, uma provável redução ligada ao ambiente em torno de sua estrela de nêutrons central.
Desde 2007, Fermi e satélite AGILE da Agência Espacial Italiana de ter detectado vários curta duração erupções de raios gama com energias centenas de vezes maior do que a nebulosa de raios-X observadas variações. Em abril, os satélites detectaram duas das mais poderosas ainda registrado.
Para dar conta desses "superflares", os cientistas dizem que os elétrons perto do pulsar devem ser acelerados a energias de mil trilhões (10 ^ 15) vezes maior que a da luz visível - e muito além do que pode ser alcançado pelo Large Hadron Collider perto Genebra, Suíça, agora o acelerador de partículas mais poderoso da Terra.
W44. Outro remanescente de supernova interessante detectado pelo LAT Fermi é W44. Pensado para ser cerca de 20.000 anos - idade média para um remanescente de supernova - W44 está localizada a cerca de 9.800 anos-luz de distância, na constelação de Aquila. O LAT não só detecta este remanescente, que realmente revela GeV raios gama provenientes de locais onde a onda de choque em expansão remanescente é conhecido por estar interagindo com frio, densas nuvens de gás.
Essas observações são importantes na resolução de um problema de longa data em astrofísica: a origem dos raios cósmicos. Os raios cósmicos são partículas de prótons - principalmente - que se movimentam pelo espaço a uma velocidade próxima à da luz. Os campos magnéticos desviar as partículas enquanto competem por toda a galáxia, e isso embaralha seus caminhos e máscaras de suas origens. Os cientistas não podem dizer com certeza de onde os raios cósmicos de energias elevadas vêm, mas eles consideram restos de supernovas como uma boa aposta.
Em 1949, homônimo do telescópio Fermi, o físico Enrico Fermi, sugeriu que os raios cósmicos de energias elevadas foram acelerados nos campos magnéticos de nuvens de gás. Nas décadas que se seguiram, os astrônomos mostraram que os campos magnéticos da onda de choque em expansão de uma supernova é apenas sobre a melhor localização para que este processo funcione.
Até agora, as observações de LAT W44 e vários outros remanescentes sugerem fortemente que a emissão de raios gama surge de protões acelerados enquanto colidem com os átomos do gás.
V407 Cygni. V407 Cygni é um assim chamado sistema binário simbiótico, uma que contenha uma anã branca compacta e uma estrela gigante vermelha que inchou a cerca de 500 vezes o tamanho do sol. Mentir sobre 9.000 anos-luz de distância, na constelação Cygnus, o sistema ocasionalmente se inflama quando o gás do gigante vermelho se acumula na superfície do anão e, eventualmente, explode. O evento é às vezes chamado de uma nova (depois de um termo latino que significa "nova estrela").
Quando erupção mais recente do sistema ocorreu em março de 2010, Fermi LAT desafiou as expectativas e detectou a nova como uma fonte brilhante. Os cientistas simplesmente não esperava que esse tipo de explosão tinha o poder de produzir raios gama de alta energia.
Pulsar PSR J0101-6422. Pulsares - estrelas de nêutrons em rápida rotação - constituem cerca de seis por cento do novo catálogo. Em alguns casos, a LAT pode detectar raios gama impulsos directamente, mas em muitos casos, os pulsos foram primeiro encontrados nos comprimentos de onda de rádio com base no suspeitas de que uma fonte LAT fraco poderia ser um pulsar. PSR J0101-6422 está localizada na constelação de Tucana, o seu nome peculiar reflectindo a sua posição no céu.
"Este pulsar acaba por ser um grande exemplo da cooperação entre a equipe de Fermi e astrônomos de rádio - os cientistas que trabalham em partes muito distantes do espectro eletromagnético", disse David Thompson em NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que co-liderou a equipe de catálogo.
A equipe de Fermi originalmente tomou conhecimento do objeto como um bastante brilhante, mas não identificada fonte de raios gama em um catálogo LAT anterior. Porque a distribuição dos raios gama energias na fonte lembrava o que normalmente é visto em pulsares, os astrónomos de rádio na Austrália tomou um olhar para ele usando o seu rádio-telescópio Parkes .
Pulsares são estrelas de nêutrons, objetos compactos embalagem mais massa do que o Sol está em uma esfera mais ou menos o tamanho de Washington, DC Farol-como feixes de radiação alimentado por rápida rotação do pulsar e varrer forte campo magnético através do céu com cada rodada, e os astrônomos podem detectar estes feixes se acontecer de varrer para a Terra.
O estudo Parkes encontrados sinais de rádio a partir de uma rotação pulsar a cerca de 400 vezes por segundo - comparável com a rotação de um misturador de cozinha - na mesma posição como a fonte de Fermi desconhecido. Com essa informação, a equipe LAT foi capaz de descobrir que PSR J0101-6422 também pisca em raios gama com a mesma taxa incrível.
2FGL J0359.5 5410. Cientistas do Fermi não sabe o que fazer com esta fonte, localizada na constelação de Camelopardalis. Ele reside perto do midplane populoso de nossa galáxia, o que aumenta a chance de que ele é realmente um objeto na Via Láctea. Embora o seu espectro de raios gama se assemelha ao de um pulsar, pulsações não ter sido detectada e não está associada a um objecto conhecido a outros comprimentos de onda.
Os cinco principais fontes além de nossa galáxia são:
Centaurus A. A galáxia elíptica gigante NGC 5128 está localizada a 12 milhões de anos luz de distância na constelação austral Centaurus. Um dos mais próximos galáxias ativas, que hospeda a fonte de rádio brilhante designada Cen A. Grande parte da emissão de rádio surge de lobos milhões de anos-luz de largura de gás lançadas pelo buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
LAT Fermi detecta os raios gama de alta energia de uma região alargada ao redor da galáxia que corresponde aos lobos emissores de rádio. A emissão de rádio vem do rápido movimento de partículas. Quando um colide menor energia de fótons com uma dessas partículas, o fóton recebe um chute que aumenta a sua energia para o regime de raios gama. É um processo que soa mais como bilhar que astrofísica, mas Fermi LAT mostra que isso está acontecendo em Cen A.
A Galáxia de Andrômeda (M31). A uma distância de 2,5 milhões de anos-luz, a Galáxia de Andrômeda é a galáxia espiral mais próxima, uma do mesmo tamanho e estrutura, como a nossa Via Láctea. Facilmente visível a olho nu em um céu escuro, também é um alvo favorito dos observadores do céu.
A equipe LAT esperado para detectar M31, porque é muito semelhante à nossa própria galáxia, onde uma banda brilhante de emissão difusa cria a característica mais proeminente no céu de raios-gama. Estes raios gama são produzidos principalmente quando de alta energia quebra de raios cósmicos no gás entre as estrelas.
O Galaxy charuto (M82). Que trabalha para a Galáxia de Andrômeda funciona ainda melhor para M82, uma galáxia starburst chamada, que também é um dos favoritos de astrônomos amadores. M82 está localizada a 12 milhões de anos luz de distância na constelação de Ursa Maior.
Região central M82 forma jovens estrelas a uma taxa de cerca de 10 vezes maior do que a Via Láctea faz atividade, que também garante uma elevada taxa de supernovas como a maioria de curta duração estrelas vêm para fins explosivos. Eventualmente, a formação M82 estrela superpoderoso irá diminuir com o gás necessário para fazer novas estrelas é consumido, mas que pode ser de dezenas de milhões de anos no futuro. Por agora, é uma fonte brilhante de raios gama para Fermi.
Blazar PKS 0537-286. No núcleo de uma galáxia ativa é um buraco negro massivo que impulsiona jatos de partículas que se deslocam quase à velocidade da luz. Os astrônomos chamam a galáxia blazar quando um desses jatos está apontado nosso caminho - a melhor vista para ver chamas dramáticas como condições mudança dentro do jato.
PKS 0537-286 é um blazar variável na constelação Leo eo segundo mais distante objeto LAT. Os astrônomos determinaram que a galáxia encontra-se em um redshift de 3,1, mais de 11,7 bilhões de anos-luz de distância. (Expresso mais precisamente, a Blazar de raios gama fótons têm viajado por pelo menos 11,7 bilhões de anos antes de ser detectada pelo Fermi LAT).
O blazar é a galáxia mais distante ativo no catálogo Fermi para mostrar variabilidade. Os astrônomos estão testemunhando as mudanças no jato alimentado por buraco negro desta galáxia que ocorreu quando o Universo tinha apenas 2 bilhões de anos, ou 15 por cento de sua idade atual.
2FGL J1305.0 1152. O último item é um outro objeto misterioso, uma localizada na constelação de Virgem e acima midplane nossa galáxia. Ele permanece fraco, mesmo após dois anos de observações LAT.
Uma pista para classificar estes objectos reside no seu espectro de raios gama, - isto é, o número relativo de raios gama visto a energias diferentes. Em algum energia, os espectros de muitos objetos mostrar o que os astrônomos chamam de uma "ruptura espectral", isto é, uma maior do que a esperada queda no número de raios gama visto em energias crescentes.
Se este fosse um pulsar, ele iria mostrar um corte rápido em altas energias. Blazars Muitos exibem cortes muito mais graduais. Mas 2FGL J1305.0 1152 não mostra evidência de uma ruptura espectral de todo, deixando a sua natureza - por enquanto, pelo menos - um verdadeiro mistério.
A parte de cima da imagem de página shiws o tipo recentemente descoberto de AGN, o disco e toro em torno do buraco negro estão tão profundamente obscurecido pela poeira e gás que não há fugas de luz visível, tornando-os muito difíceis de detectar. Crédito da imagem: Aurore Simonnet, Sonoma State University.
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