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Esta ilustração mostra o telescópio de raios-X NuSTAR da NASA no espaço. Dois componentes volumosos são separados por uma estrutura de 33 pés (10 metros) chamada mastro desdobrável ou lança. A luz é coletada em uma extremidade da lança e é focalizada ao longo de seu comprimento antes de atingir os detectores na outra extremidade.
Créditos: NASA/JPL-Caltech
Uma peculiaridade de design no observatório de raios-X tornou possível para os astrônomos usar luz anteriormente indesejada para estudar ainda mais objetos cósmicos do que antes.
Por quase 10 anos, o observatório espacial de raios-X NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA vem estudando alguns dos objetos de maior energia do universo, como estrelas mortas em colisão e enormes buracos negros banqueteando-se com gás quente. Durante esse tempo, os cientistas tiveram que lidar com a luz difusa que vazava pelas laterais do observatório, o que pode interferir nas observações, assim como o ruído externo pode abafar um telefonema.
Mas agora os membros da equipe descobriram como usar essa luz de raios-X perdida para aprender sobre objetos na visão periférica do NuSTAR enquanto também realizam observações direcionadas normais. Este desenvolvimento tem o potencial de multiplicar os insights que o NuSTAR fornece. Um novo artigo científico no Astrophysical Journal descreve o primeiro uso das observações de luz dispersa do NuSTAR para aprender sobre um objeto cósmico – neste caso, uma estrela de nêutrons.
Pepitas de material que sobraram após o colapso de uma estrela, as estrelas de nêutrons são alguns dos objetos mais densos do universo, perdendo apenas para os buracos negros. Seus poderosos campos magnéticos aprisionam partículas de gás e as canalizam para a superfície da estrela de nêutrons. À medida que as partículas são aceleradas e energizadas, elas liberam raios X de alta energia que o NuSTAR pode detectar.
O novo estudo descreve um sistema chamado SMC X-1, que consiste em uma estrela de nêutrons orbitando uma estrela viva em uma das duas pequenas galáxias que orbitam a Via Láctea (a galáxia da Terra). O brilho da saída de raios-X do SMC X-1 parece variar muito quando visto por telescópios, mas décadas de observações diretas do NuSTAR e outros telescópios revelaram um padrão para as flutuações. Os cientistas identificaram várias razões pelas quais o SMC X-1 muda de brilho quando estudado por telescópios de raios-X. Por exemplo, o brilho dos raios-X diminui à medida que a estrela de nêutrons mergulha atrás da estrela viva a cada órbita. De acordo com o artigo, os dados de luz difusa eram sensíveis o suficiente para captar algumas dessas mudanças bem documentadas.
“Acho que este artigo mostra que essa abordagem de luz difusa é confiável, porque observamos flutuações de brilho na estrela de nêutrons em SMC X-1 que já confirmamos por meio de observações diretas”, disse McKinley Brumback, astrofísico do Caltech em Pasadena, Califórnia. , e principal autor do novo estudo. “No futuro, seria ótimo se pudéssemos usar os dados de luz dispersa para observar objetos quando ainda não sabemos se eles estão mudando regularmente de brilho e potencialmente usar essa abordagem para detectar mudanças”.
Forma e Função
A nova abordagem é possível devido à forma do NuSTAR, que é semelhante a um haltere ou osso de cachorro: ele tem dois componentes volumosos em cada extremidade de uma estrutura estreita de 10 metros de comprimento chamada mastro desdobrável, ou estrondo. Normalmente, os pesquisadores apontam uma das extremidades volumosas – que contém a ótica, ou o hardware que coleta os raios X – para o objeto que desejam estudar. A luz viaja ao longo do boom até os detectores, localizados na outra extremidade da espaçonave. A distância entre os dois é necessária para focar a luz.
Mas a luz difusa também atinge os detectores entrando pelas laterais da barreira, contornando a ótica. Ele aparece no campo de visão do NuSTAR junto com a luz de qualquer objeto que o telescópio observa diretamente, e muitas vezes é bastante fácil de identificar a olho nu: ele forma um círculo de luz fraca emergindo dos lados da imagem. (Sem surpresa, a luz difusa é um problema para muitos outros telescópios espaciais e terrestres.)
Um grupo de membros da equipe do NuSTAR passou os últimos anos separando a luz difusa de várias observações do NuSTAR. Depois de identificar fontes de raios-X brilhantes e conhecidas na periferia de cada observação, eles usaram modelos de computador para prever quanta luz difusa deveria aparecer com base em qual objeto brilhante estava próximo. Eles também analisaram quase todas as observações do NuSTAR para confirmar o sinal revelador de luz difusa. A equipe criou um catálogo de cerca de 80 objetos para os quais o NuSTAR havia coletado observações de luz difusa, nomeando a coleção “StrayCats”.
“Imagine-se sentado em uma sala de cinema silenciosa, assistindo a um drama e ouvindo as explosões no filme de ação ao lado”, disse Brian Grefenstette, pesquisador sênior da Caltech e membro da equipe NuSTAR que lidera o trabalho StrayCats. “No passado, era assim que a luz difusa era – uma distração do que estávamos tentando focar. Agora temos as ferramentas para transformar esse ruído extra em dados úteis, abrindo uma maneira totalmente nova de usar o NuSTAR para estudar o universo”.
Claro, os dados de luz dispersa não podem substituir as observações diretas do NuSTAR. Além da luz difusa estar desfocada, muitos objetos que o NuSTAR pode observar diretamente são muito fracos para aparecer no catálogo de luz difusa. Mas Grefenstette disse que vários estudantes do Caltech vasculharam os dados e encontraram exemplos de brilho rápido de objetos periféricos, que podem ser qualquer número de eventos dramáticos, como explosões termonucleares nas superfícies de estrelas de nêutrons. Observar a frequência e a intensidade das mudanças no brilho de uma estrela de nêutrons pode ajudar os cientistas a decifrar o que está acontecendo com esses objetos.
“Se você está tentando procurar um padrão no comportamento de longo prazo ou no brilho de uma fonte de raios X, as observações de luz difusa podem ser uma ótima maneira de verificar com mais frequência e estabelecer uma linha de base”, disse Renee Ludlam, um bolsista do Programa de Bolsas Hubble da NASA Einstein na Caltech e membro da equipe StrayCats. “Eles também podem nos permitir detectar comportamentos estranhos nesses objetos quando não os esperamos ou quando normalmente não poderíamos apontar o NuSTAR diretamente para eles. As observações de luz dispersa não substituem as observações diretas, mas mais dados são sempre bons”.
Mais sobre a missão
O NuSTAR foi lançado em 13 de junho de 2012. Uma missão Small Explorer liderada pela Caltech e gerenciada pelo JPL para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington, foi desenvolvida em parceria com a Universidade Técnica Dinamarquesa (DTU) e a Agência Espacial Italiana (ASI). A óptica do telescópio foi construída pela Universidade de Columbia, Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland e DTU. A espaçonave foi construída pela Orbital Sciences Corp. em Dulles, Virgínia. O centro de operações da missão do NuSTAR está na Universidade da Califórnia, Berkeley, e o arquivo oficial de dados está no Centro de Pesquisa do Arquivo Científico de Astrofísica de Alta Energia da NASA. ASI fornece a estação terrestre da missão e um arquivo de dados espelho. A Caltech gerencia o JPL para a NASA.
Para mais informações sobre o NuSTAR, visite:
http://www.nasa.gov/nustar e www.nustar.caltech.edu
Laboratório de Propulsão a Jato Calla Cofield , Pasadena, Califórnia
calla.e.cofield@jpl.nasa.gov
Fonte: NASA / Editor: Tony Greicius / 01-03-2022
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-nustar-makes-illuminating-discoveries-with-nuisance-light
Obrigado
pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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