Legenda: impressão artística do Observatório de raios gama orbital da ESA Integral. Crédito de imagem: ESA
Integral, o Laboratório Internacional de Astrofísica de Raios Gama da ESA, lançado há dez anos nesta semana. É um bom momento para olhar para alguns dos destaques da primeira década da missão e para o futuro, estudar os detalhes do observatório de raios gama mais sensível, preciso e avançado já lançado. Mas a missão também teve algumas pesquisas recentes interessantes de um remanescente de supernova.
A Integral é uma missão verdadeiramente internacional com a participação de todos os estados membros da ESA e Estados Unidos, Rússia, República Tcheca e Polônia. Foi lançado em Baikonur, Cazaquistão, em 17 de outubro de 2002. Foi o primeiro observatório espacial a observar simultaneamente objetos em raios gama, raios X e luz visível. Os raios gama do espaço só podem ser detectados acima da atmosfera da Terra, de modo que o Integral circula a Terra em uma órbita altamente elíptica uma vez a cada três dias, passando a maior parte do tempo em uma altitude superior a 60.000 quilômetros - bem fora dos cinturões de radiação da Terra, para evitar interferência de efeitos de radiação de fundo. Ele pode detectar radiação de eventos distantes e dos processos que moldam o Universo. Seus principais alvos são explosões de raios gama, explosões de supernovas e regiões do Universo que se pensa conter buracos negros.
Com 5 metros de altura e mais de 4 toneladas de peso, o Integral possui duas partes principais. O módulo de serviço é a parte inferior do satélite que contém todos os subsistemas da espaçonave, necessários para apoiar a missão: os sistemas de satélite, incluindo geração de energia solar, condicionamento e controle de energia, manipulação de dados, telecomunicações e controle térmico, de atitude e de órbita. O módulo de carga útil é montado no módulo de serviço e carrega os instrumentos científicos. Ele pesa 2 toneladas, tornando-o o mais pesado já colocado em órbita pela ESA, devido à grande área dos detectores necessária para capturar raios gama escassos e penetrantes e para proteger os detectores da radiação de fundo, a fim de torná-los sensíveis. Existem dois instrumentos principais para detectar raios gama. Um gerador de imagens produzindo algumas das imagens mais nítidas de raios gama e um espectrômetro que mede as energias de raios gama com muita precisão. Dois outros instrumentos, um monitor de raios X e uma câmera óptica, ajudam a identificar as fontes de raios gama.
Durante seus dez anos de missão, a Integral registrou detalhadamente a região central de nossa Via Láctea, o Báltico Galáctico, rico em fontes variáveis de raios-X e raios gama de alta energia. A sonda mapeou, pela primeira vez, todo o céu com a energia específica produzida pela aniquilação de elétrons com suas antipartículas de pósitrons. De acordo com a emissão de raios gama observada pelo Integral, cerca de 15 milhões de trilhões de trilhões de trilhões de pares de elétrons e pósitrons estão sendo aniquilados a cada segundo perto do Centro Galáctico, que é mais de seis mil vezes a luminosidade do nosso Sol.
Um binário de buraco negro, Cygnus X-1, está atualmente no processo de rasgar uma estrela companheira em pedaços e devorar seu gás. Estudando essa matéria extremamente quente apenas um milissegundo antes de mergulhar nas garras do buraco negro, a Integral descobriu que parte dela pode estar escapando ao longo de linhas estruturadas de campo magnético. Ao estudar o alinhamento das ondas de radiação de alta energia originárias da Nebulosa do Caranguejo, a Integral descobriu que a radiação está fortemente alinhada com o eixo de rotação do pulsar. Isso implica que uma fração significativa das partículas que geram intensa radiação deve se originar de uma estrutura extremamente organizada muito próxima ao pulsar, talvez até diretamente dos jatos poderosos que saem do núcleo estelar em rotação.
Ainda hoje, a ESA informou que a Integral fez a primeira detecção direta de titânio radioativo associado ao remanescente de supernova 1987A. A Supernova 1987A, localizada na Grande Nuvem de Magalhães, estava perto o suficiente para ser vista a olho nu em fevereiro de 1987, quando sua luz chegou à Terra. As supernovas podem brilhar tão intensamente quanto galáxias inteiras por um breve período devido à enorme quantidade de energia liberada na explosão, mas depois que o flash inicial desaparece, a luminosidade total vem do decaimento natural dos elementos radioativos produzidos na explosão. O decaimento radioativo pode estar alimentando o restante brilhante em torno da Supernova 1987A nos últimos 20 anos.
Durante o pico da explosão, foram detectados elementos do oxigênio ao cálcio, que representam as camadas externas do ejeto. Logo depois, as assinaturas do material das camadas internas puderam ser vistas no decaimento radioativo do níquel-56 ao cobalto-56 e, posteriormente, ao ferro-56. Agora, após mais de 1000 horas de observação por Integral, raios X de alta energia do titânio radioativo 44 no remanescente de supernova 1987A foram detectados pela primeira vez. Estima-se que a massa total de titânio-44 produzido logo após o colapso do núcleo da estrela progenitora do SN1987A totalizasse 0,03% da massa do nosso próprio Sol. Isso está próximo do limite superior das previsões teóricas e quase o dobro da quantidade observada no remanescente de supernova Cas A, o único outro remanescente em que o titânio-44 foi detectado. Pensa-se que Cas A e SN1987A podem ser casos excepcionais
Christoph Winkler, Cientista de Projeto Integral da ESA, afirma que "a ciência do futuro com o Integral pode incluir a caracterização de radiação de alta energia de uma explosão de supernova dentro da nossa Via Láctea, um evento que está muito atrasado".
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e sobre o estudo da Supernova 1987A da Integral aqui
