Em 22 de junho, um foguete chinês Longa Marcha 2C lançou em órbita o satélite SVOM, transportando dois instrumentos de design francês. Os objetivos da missão são investigar o mecanismo das explosões de raios gama e realizar levantamentos indiretos do meio intergaláctico.
A teoria mais amplamente aceita para a origem das explosões de raios gama é que elas são causadas pelo colapso de estrelas com 20 a 30 vezes a massa do Sol, levando à formação de um buraco negro e à ejeção de um enorme jato de matéria. . Para observadores distantes, este processo aparece como um flash relativamente breve de raios gama, com duração de um segundo a um minuto, que os astrônomos chamam de explosão de raios gama. Isto também pode ocorrer quando duas estrelas de nêutrons – ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro – orbitam uma à outra cada vez mais perto antes de finalmente se fundirem. Quando isso acontece, uma curta explosão de raios gama dura menos de dois segundos. Monitoradas do espaço desde 2004 pelo satélite Swift da NASA, as explosões de raios gama poderão em breve revelar alguns de seus segredos, após o comissionamento de um recém-chegado, o satélite SVOM (Monitor de Objetos Variáveis astronómicos multibanda baseado no espaço).
Combinando instrumentos terrestres e espaciais
Em 2005, a França e a China decidiram iniciar uma colaboração científica com o objectivo de desenvolver um satélite que pudesse substituir o Swift. O resultado foi a missão SVOM, lançada oficialmente em 2014, cujo objetivo é observar a evolução não só das explosões de raios gama, mas também do colapso estelar. “Embora as explosões de raios gama sejam visíveis apenas durante alguns segundos ou minutos, podemos observar a formação do novo buraco negro durante várias horas ou dias, cobrindo o céu em vários comprimentos de onda diferentes (raios X, visível, rádio). ) e em escalas de tempo variadas”, explica Jean-Luc Atteia, astrônomo do IRAP 1. É aqui que entra o SVOM. “O Swift é capaz de estimar a distância de 20 a 30% das explosões de raios gama que detecta. Com o SVOM, esperamos aumentar essa proporção para 50 a 60%”, diz Susanna Vergani, do laboratório GEPI 2 , em particular através da implementação de uma estratégia que combina instrumentos terrestres e espaciais.
A missão SVOM compreende quatro delas a bordo do satélite juntamente com três no solo (veja abaixo), com a tarefa de estudar diversas frequências do espectro eletromagnético. “Podemos detectar alguns fótons na faixa visível. Mas para frequências mais altas, precisamos de detectores que possam observar nas regiões ultravioleta, raios X e raios gama. E para monitorar frequências mais baixas, devemos recorrer ao infravermelho, milímetro e rádio comprimentos de onda”, Vergani explica.
Dois dos instrumentos de bordo, ECLAIRs e GRM, têm a tarefa de detectar os flashes, conhecidos como emissões imediatas, que ocorrem de forma bastante imprevisível. O telescópio francês ECLAIRs é capaz de detectar explosões nas bandas de raios X e raios gama de baixa energia e indicar rapidamente a sua posição no céu. “É um detector composto por minúsculos pixels colocados atrás de uma máscara. Quando ocorre uma explosão de raios gama, ela ilumina o detector através da máscara, permitindo que a posição da fonte seja medida,” Atteia explica. Assim que os instrumentos a bordo do SVOM localizam uma explosão, a informação é imediatamente enviada de volta à Terra através de antenas VHF, “que transfere dados que são usados para identificar o brilho residual 3 , localize-o e compartilhe essas informações com a comunidade científica. É também neste momento que os telescópios terrestres são ativados”acrescenta Vergani.
COLIBRI, um telescópio franco-mexicano com três câmeras
Operando junto com os ECLAIRs, o instrumento chinês GRM também foi projetado para detectar emissões imediatas. Embora não seja tão preciso quando se trata de localizar rajadas, o dispositivo ainda pode revelar um número maior delas. Sua função é medir a variação de sua luminosidade ao longo do tempo e cobrir frequências não detectadas pelos ECLAIRs. Juntos, esses dois instrumentos cobrem toda a gama de fótons, de alta a baixa energia.
Assim que uma explosão for identificada, os telescópios MXT e VT a bordo entram em ação. A sua missão é observar o brilho residual por um período de várias horas. O telescópio MXT, desenvolvido como parte de uma colaboração europeia, observa explosões apenas no domínio dos raios X, enquanto o telescópio VT utiliza os dados adquiridos pelos ECLAIRs e MXT para observar explosões de raios gama na faixa visível e identificar a sua localização no céu. “A cada quatro a seis horas, o satélite transmite todos os dados acumulados usando antenas maiores”, Vergani explica.
Três outros instrumentos terrestres monitoram a explosão detectada. Em menos de um minuto, os dois telescópios GFT fixam a sua posição e medem com precisão as suas coordenadas celestes, bem como a evolução fotométrica do brilho residual. Eles também fornecem uma estimativa de sua distância. Um dos telescópios, o C-GFT, está baseado no Observatório Jiling, na China. O outro, F-GFT, também denominado COLIBRI, está sendo instalado atualmente no México. “Este telescópio, concebido em conjunto pela França e pelo México, utiliza três câmaras para observar simultaneamente todo o domínio visível, até ao infravermelho,” diz Stéphane Basa, investigador do Laboratório de Astrofísica de Marselha (LAM) 4 , no sudeste de França, que desenvolveu o COLIBRI. Finalmente, os chineses têm uma série de câmeras terrestres de grande angular (GWAC), que tentarão captar um sinal visível logo antes, ou logo no início, de uma explosão de raios gama.
Estudando as galáxias mais distantes
Através destas observações, as equipas científicas perseguem uma série de objetivos. Em primeiro lugar, esperam compreender melhor os mecanismos que funcionam durante as fases finais da vida de uma estrela. “Quando uma grande estrela explode, a quantidade de energia que ela libera em poucos segundos é equivalente à emitida pelo Sol durante toda a sua vida!” Atteia ressalta.
“As explosões de raios gama também podem nos ajudar a investigar o Universo”, Adiciona base. “Eles produzem um jato de luz fantástico, permitindo-nos estudar todos os objetos que iluminam.” Vergani está igualmente entusiasmado: “Isto é particularmente valioso para o estudo de galáxias distantes, que são parcialmente constituídas por gás neutro que só pode ser detectado quando iluminadas por trás. Observações deste tipo podem ajudar-nos a compreender, por exemplo, quais os elementos químicos que se formaram no galáxias muito mais antigas.”
Finalmente, novas descobertas poderão ser feitas no campo da astrofísica de partículas. “Sabemos agora que pequenas explosões de raios gama também estão associadas a ondas gravitacionais produzidas quando duas estrelas de nêutrons se fundem. É durante esses eventos que os elementos pesados do Universo, como o ouro, são produzidos. Poderíamos, portanto, ser capazes de encontrar descobrir quais outros elementos são formados durante tais processos”, Conclui Vergani. Quem sabe, a missão SVOM pode acabar por desvendar alguns dos segredos mais bem guardados do Universo. Assista esse espaço! ?
Os instrumentos da missão SVOM
A missão combina quatro instrumentos a bordo e três instrumentos terrestres.
A bordo do satélite, o telescópio ECLAIR tem a tarefa de detectar e localizar explosões de raios gama na banda de raios X e de raios gama de baixa energia. Sob a responsabilidade da agência espacial francesa CNES, foi desenvolvido por três laboratórios franceses: o instituto IRAP de pesquisa em astrofísica e planetologia (CNRS/CNES/Université Paul Sabatier) em Toulouse (sudoeste da França), o Instituto de Pesquisa sobre o Fundamental Leis do Universo (IRFU) (CEA/Paris-Saclay), e Laboratório de AstroPartículas e Cosmologia (APC) (CNRS/Université Paris-Cité).
O (Microchannel X-ray Telescope) é projetado para a observação de explosões de raios gama no domínio de raios X suaves. Foi desenvolvido na França pelo CNES e pelo Institute of Research into the Fundamental Laws of the Universe, em colaboração próxima com a University of Leicester, Reino Unido, e o Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics em Garching, Alemanha.
Desenvolvido na China, o (Gamma Ray Burst Monitor) mede o espectro de explosões de alta energia, enquanto o VT (Visible Telescope), também projetado na China, é responsável por detectar e observar a emissão visível (afterglow) produzida imediatamente após uma radiação gama. explosão de raios.
As observações do espaço serão complementadas por diversas instalações terrestres. A câmera grande angular terrestre GWAC, produzida na China, estuda emissões imediatas no domínio visível de algumas das explosões detectadas. O papel dos telescópios robóticos GFT (Ground Follow-up Telescope) é medir com precisão as coordenadas e a distância das explosões de raios gama. O GFT francês, COLIBRI, foi desenvolvido na França pela Universidade de Marselha, pelo CNRS e pelo CNES, e pela Universidade Nacional Autônoma do México e pelo Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia. ?
Leituras adicionais em nosso site
Explosão cósmica sem precedentes Buracos negros e estrelas de nêutrons se encontram com um estrondo
3. O brilho residual – que às vezes pode durar vários meses – é a emissão contínua nos domínios de raios X, visível e de rádio que ocorre logo após o breve flash de raios gama (a emissão imediata), que dura apenas alguns segundos .
Especializado em temas relacionados a religiões, espiritualidade e história, Matthieu Sricot trabalha com diversas mídias, incluindo O mundo das religiões, A vida, Ciências Humanasse e até Inrees.
