O cosmos ganha vida em um filme em lapso de tempo de todo o céu, feito a partir de 14 anos de dados adquiridos pelo Telescópio Espacial Fermi de Raios Gama da NASA. Nosso Sol, ocasionalmente irrompendo em proeminência, traça serenamente um caminho pelo céu contra o pano de fundo de fontes de alta energia dentro de nossa galáxia e além. “O brilho constante de raios gama da Via Láctea é pontuado por flares intensos, que duram dias, de jatos quase à velocidade da luz, alimentados por buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias distantes”, disse Seth Digel, cientista sênior do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC em Menlo Park, Califórnia, que criou as imagens. “Essas erupções dramáticas, que podem aparecer em qualquer lugar do céu, ocorreram de milhões a bilhões de anos atrás, e sua luz está apenas alcançando o Fermi enquanto assistimos.”
Os raios gama são a forma de luz de mais alta energia. O filme mostra a intensidade dos raios gama com energias acima de 200 milhões de elétrons-volts detectados pelo Grande Telescópio de Área (LAT) do Fermi entre agosto de 2008 e agosto de 2022. Para comparação, a luz visível tem energias entre 2 e 3 elétrons-volts. Cores mais brilhantes marcam os locais de fontes de raios gama mais intensas.
“Uma das primeiras coisas que chama sua atenção no filme é uma fonte que arqueia constantemente pela tela. Esse é o nosso Sol, cujo movimento aparente reflete o movimento orbital anual da Terra ao redor dele”, disse Judy Racusin, Cientista Adjunta do Projeto Fermi, que narra um passeio pelo filme, no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland.
Na maior parte do tempo, o LAT detecta o Sol fracamente devido ao impacto de partículas aceleradas chamadas raios cósmicos – núcleos atômicos viajando perto da velocidade da luz. Quando eles atingem o gás do Sol ou até mesmo a luz que emite, resultam raios gama. Às vezes, porém, o Sol subitamente se ilumina com poderosas erupções chamadas flares solares, que podem brevemente tornar nossa estrela uma das fontes de raios gama mais brilhantes do céu.
O filme mostra o céu em duas visões diferentes. A visão retangular mostra todo o céu com o centro da nossa galáxia no meio. Isso destaca o plano central da Via Láctea, que brilha em raios gama produzidos a partir de raios cósmicos que atingem o gás interestelar e a luz das estrelas. Também está salpicado com muitas outras fontes, incluindo estrelas de nêutrons e restos de supernovas. Acima e abaixo desta faixa central, estamos olhando para fora da nossa galáxia e para o universo mais amplo, salpicado de fontes brilhantes e rapidamente mutáveis.
A maioria dessas são, na verdade, galáxias distantes, e elas são melhor vistas em uma visão diferente centrada nos polos norte e sul da nossa galáxia. Cada uma dessas galáxias, chamadas blazares, hospeda um buraco negro central com uma massa de um milhão ou mais Sóis.
De alguma forma, os buracos negros produzem jatos extremamente rápidos de matéria, e com blazares estamos olhando quase diretamente para baixo de um desses jatos, uma visão que realça seu brilho e variabilidade. “As variações nos dizem que algo sobre esses jatos mudou”, disse Racusin. “Nós rotineiramente observamos essas fontes e alertamos outros telescópios, no espaço e no solo, quando algo interessante está acontecendo. Temos que ser rápidos para capturar esses flares antes que desapareçam, e quanto mais observações pudermos coletar, melhor poderemos entender esses eventos.”
O Fermi desempenha um papel fundamental na crescente rede de missões trabalhando juntas para capturar essas mudanças no universo à medida que se desdobram.
Muitas dessas galáxias estão extremamente distantes. Por exemplo, a luz de um blazar conhecido como 4C +21.35 tem viajado por 4,6 bilhões de anos, o que significa que um flare que vemos hoje na verdade ocorreu quando nosso Sol e sistema solar estavam começando a se formar. Outros blazares brilhantes estão mais do que duas vezes tão distantes, e juntos fornecem instantâneos impressionantes da atividade de buracos negros ao longo do tempo cósmico.
Não visto no lapso de tempo são muitos eventos de curta duração que o Fermi estuda, como explosões de raios gama, as explosões cósmicas mais poderosas. Isso é resultado do processamento de dados ao longo de vários dias para aprimorar as imagens.
O Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi é uma parceria de astrofísica e física de partículas gerenciada por Goddard. O Fermi foi desenvolvido em colaboração com o Departamento de Energia dos EUA, com importantes contribuições de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.
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