Nós todos conhecemos bolhas de sabão ou de refrigerantes, mas
no espaço existem bolhas muito diferentes e podem ser enormes.
Crédito: Raio X: NASA / CXC / Universidade de Michigan / J-T Li et al. Ótica: NASA / STScI.
A galáxia NGC 3079, localizada a cerca de 67 milhões de anos-luz da Terra, contém duas "superbolhas" diferentes de qualquer bolha aqui do nosso planeta.
Um par de regiões semelhantes a balões estende-se em lados opostos do centro da galáxia: um tem 4.900 anos-luz de diâmetro e o outro é apenas um pouco menor, com um diâmetro de cerca de 3.600 anos-luz. Por contexto, um ano-luz é de cerca de 6 trilhões de milhas, ou 9 trilhões de quilômetros.
As superbolhas em NGC 3079 emitem luz na forma de emissão de raios X, óptica e rádio, tornando-os detectáveis pelos telescópios da NASA.
Na imagem composta, acima, os dados de raios-X do Chandra X-ray Observatory da NASA são mostrados em dados púrpura e ópticos do Telescópio Espacial Hubble da NASA são mostrados em laranja e azul. Uma versão rotulada da imagem de raios-X mostra que a superbolha superior é claramente visível, junto com sinais de emissão mais fraca da superbolhae inferior.
Novas observações do Chandra mostram que, na NGC 3079, um acelerador de partículas cósmicas produz partículas ultra-energéticas nas bordas das superbolhas. Essas partículas podem ser muito mais energéticas do que as criadas pelo Large Hadron Collider (LHC) da Europa, o mais poderoso acelerador de partículas feito pelo homem.
Crédito: Raio X: NASA / CXC / Universidade de Michigan / J-T Li et al. Ótica: NASA / STScI.
As superbolhas na NGC 3079 fornecem evidências de que elas e estruturas como elas podem ser a fonte de partículas de alta energia chamadas "raios cósmicos" que regularmente bombardeiam a Terra. Ondas de choque, semelhantes às explosões sônicas causadas pelo plano supersônico, associadas à explosão de estrelas, podem acelerar partículas até energias 100 vezes maiores que as geradas no LHC, mas os astrônomos não estão certos de onde vêm os raios cósmicos ainda mais energéticos. Este novo resultado sugere que as superbolhas podem ser uma fonte desses raios cósmicos ultra-energéticos.
As regiões externas das bolhas geram ondas de choque à medida que se expandem e colidem com o gás circundante.
Os cientistas acham que partículas carregadas se espalham ou rebatem em campos magnéticos emaranhados nessas ondas de choque, muito parecido com bolas de uma máquina de pinball. Quando as partículas atravessam a frente de choque, elas são aceleradas, como se recebessem um chute da flipper de uma máquina de pinball. Essas partículas energéticas podem escapar e algumas podem eventualmente atingir a atmosfera da Terra na forma de raios cósmicos.
A quantidade de ondas de rádio ou raios X em diferentes comprimentos de onda, ou "espectro", de uma das bolhas sugere que a fonte da emissão são elétrons em espiral ao redor das linhas do campo magnético, e irradiando por um processo chamado radiação síncrotron. Esta é a primeira evidência direta de radiação síncrotron em raios X de alta energia de uma superbolha do tamanho de uma galáxia, e diz aos cientistas sobre as energias máximas que os elétrons alcançaram. Não se compreende porque a emissão de síncrotron é detectada a partir de apenas uma das bolhas.
Os espectros de rádio e raios-X, juntamente com a localização da emissão de raios-X ao longo das bordas das bolhas, implicam que as partículas responsáveis pela emissão de raios X devem ter sido aceleradas nas ondas de choque, porque teriam perdeu muita energia ao ser transportado do centro da galáxia.
As superbolhas da NGC 3079 são primas mais jovens de "Fermi bubbles", localizados na Via Láctea em 2010. Os astrônomos acreditam que tais superbolhas podem se formar quando processos associados à matéria caem em um buraco negro supermassivo no centro da galáxia, o que leva ao lançamento de enormes quantidades de energia na forma de partículas e campos magnéticos. As superbolhas também podem ser esculpidas pelos ventos que fluem de um grande número de estrelas jovens e massivas.
Chandra X-ray Observatory
Mais informações: Jiang-Tao Li et al. Detecção de Emissão de Raios-X Diférmicos Não-térmicos da "Bolha de Fermi" em uma Galáxia Externa, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab010a, https://arxiv.org/abs/1901.10536
Referência de revista: Astrophysical Journal
Fornecido por: Chandra X-ray Center
Fonte: https://phys.org