As bolhas de sabão da experiência cotidiana na Terra são de até alguns centímetros de diâmetro e consistem em uma fina película de líquido contendo um pequeno volume de ar ou outro gás. No espaço, no entanto, existem bolhas muito diferentes, compostas de um gás mais leve dentro de uma mais pesada e podem ser enormes.
© Chandra (NGC 3079)
A galáxia NGC 3079, localizada a cerca de 67 milhões de anos-luz da Terra, contém duas bolhas enormes. 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. Sendo que, um ano-luz tem de cerca de 9 trilhões de quilômetros.
As bolhas enormes na NGC 3079 emitem luz na forma de raios X, óptica e rádio, tornando-as detectáveis pelos telescópios da NASA. Nesta imagem composta, os dados de raios X do observatório Chandra são mostrados na cor púrpura e os dados ópticos do telescópio espacial Hubble da NASA são mostrados em laranja e azul.
Novas observações do Chandra mostram que, na NGC 3079, um acelerador de partículas cósmicas produz partículas altamente energéticas nas bordas das superbolhas. Estas 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.
As bolhas enormes na NGC 3079 fornecem evidências de que elas podem ser a fonte de partículas de alta energia chamadas "raios cósmicos" que regularmente bombardeiam a Terra. Ondas de choque associadas a explosões 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 estas bolhas podem ser uma fonte destes raios cósmicos altamente 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 nestas ondas de choque. Quando as partículas atravessam a frente de onda, elas são aceleradas, como se recebessem um arremesso de uma máquina de pinball. Estas 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 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 super bolha do tamanho de uma galáxia, indicando as energias máximas que os elétrons alcançaram. Não se compreende porque a emissão síncrotron é detectada a partir de apenas uma das bolhas.
Os espectros de rádio 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 perdido muita energia ao ser transportada do centro da galáxia.
As bolhas gigantes da NGC 3079 são primos mais jovens de "bolhas Fermi", localizadas primeiramente na Via Láctea em 2010. Os astrônomos acreditam que tais bolhas gigantes 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 bolhas gigantes também podem ser esculpidas pelos ventos que fluem de um grande número de estrelas jovens e massivas.
Um artigo descrevendo estes resultados foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
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