Thread by @Resident_Ivo_

Vamos falar da mais poderosa das radiações, os RAIOS GAMA! Eles servem para muito mais coisas do que apenas criar um ou outro herói, eles são importantes para entendermos o Universo também! Entre nessa #AstroThreadBR , mas não se esqueça do protetor solar!

Luz é muito mais do que seu olho capta, na verdade há tanta luz que seria impossível contar todas as cores. Dentre as diversas divisões de luz que fazemos, a que carrega mais energia é a chamada radiação gama, ou Raios Gama.

A gente está falando de raios de luz milhões de vezes mais energéticos do que os que o olho é capaz de enxergar. São raios tão poderosos que são capazes criar um par de Elétron e Pósitron (duas partículas). Esses caras precisam de teorias superavançadas para serem bem descritos.

Mas como é possível gerar raios assim? A resposta: vindo de eventos razoavelmente catastróficos, tipo o nascimento do Hulk.
Elementos radioativos são uma boa fonte disso, usamos raios gama inclusive para identificar os elementos químicos.
Mas esse não é o nosso caso de hoje.

Como já sabemos, o Universo não é o lugar mais tranquilo que existe, o que não falta nele são coisas emitindo jatos e raios gama à torto e à direito. Ambientes extremos geram coisas extremas e, por que não luz extrema?

Vamos relembrar um pouco das aulas de física: Coisas são feitas de átomos, eles tem trêscomponentes básicos. Prótons (p+), elétrons (e-) e nêutrons (vou ignorar os últimos). p+ são 1000x mais pesados que os e-. São esses dois caras que vamos acelerar para gerar raios gama.

Na astronomia, raios gama tem um lugarzinho especial. Eles são associados a eventos bombásticos como Supernovas, AGNs, fusão de estrelas de nêutrons, pulsares. Só o que há de mais divertido no cosmos. Existe até quem procura por matéria escura nesse bolo.

A receita é ter um campo magnético, rotação e relatividade geral ajudam bastante também. Esses 3 ingredientes criam um jato relativístico e é esse cara que está geralmente associado a produção de raios gama de alta energia. O que não proíbe do nosso Solzinho também emitir alguns.

Buracos negros ou estrelas de nêutrons comendo gás (link) são fontes de raios gama.
Aqui a emissão em gama não é associada a elementos radioativos. O mecanismo é um pouco obscuro para os astrofísicos, mas tudo indica que hajam dois principais.

https://twitter.com/Resident_Ivo_/status/1028542512686878720

A primeira possibilidade envolve os e- a segunda envolve coisas mais pesadas como p+ e íons (vários p+ e nêutrons).
Em ambos os casos o e- ou p+ são acelerados a velocidades altíssimas, próximas da velocidade da luz. E lembre que cargas elétricas aceleradas sempre emitem luz.

No caso dos e- ocorre uma coisa muito louca chamada “Espalhamento Compton”. O e- “bate” no raio de luz e transfere energia para ele na “batida”, como o e- está com muita energia (muito rápido) ele transfere BASTANTE energia para o raio de luz indefeso, tornando-o um Raio gama.

Para o caso de partículas pesadas como p+ a coisa é ainda mais estranha (também pode ocorrer com e-). Pense que elas estão muito rápidas e aparece uma outra partícula na frente. As duas interagem de forma violenta, assim como você interagiria com um caminhão em alta velocidade.

Nessa interação ocorre o que chamamos de “produção de pares”, esse evento cria um e-, um pósitron e raios gama. Esses p+ (ou íons) acelerados são os tais dos “raios cósmicos”. Raios Cósmicos e Raios gama são bastante relacionados.

Mas e aí, o que de bom que a gente consegue ver em raios gama?
AGNs são uma opção, em especial blazares que são os que apontam o jato na nossa cara.
Estrelas de Nêutrons são os mais comuns de ver na nossa galáxia.
O Sol e a atmosfera terrestre também emitem, mesmo não tendo jato.

O Sol e a Terra emitem radiação gama bem mais “suave” do que buracos negros e estrelas de nêutrons, mas ela está ali. Isso está associado ao campo magnético, é ele (sempre ele!) quem acelera as partículas.
Note que nesse caso não há jato relativístico ou coisas morrendo.

Para mim, o caso mais legal de emissão de raios gama são os GRBs (Gamma ray burst). Detalhes vejam nessa thread aqui ó:

https://twitter.com/amanda_rubio/status/1030899755180810240

Atualmente nossos olhos para raios gama são de dois tipos: Telescópios espaciais, como o Fermi, que observam o céu lá do espaço.
Em particular, esse foi o primeiro telescópio a observar o famoso evento da kilonova, o maior evento astronômico de 2018. nasa.gov/content/fermi-…

Tem telescópios terrestres que são um pouco mais complicados.
Quando raios gama ou cósmicos entram na atmosfera eles interagem com ela, formando uma “cachoeira de partículas”, os telescópios terrestres detectam isso. O vídeo (em espanhol) explica um pouco:

Recentemente o Brasil entrou com investimento para construir o CTA (Cherenkov Telescope Array), um grandioso projeto de construção de um telescópio terrestre para detectar radiação Cherenkov vinda de raios gama e raios cósmicos que entram na atmosfera. cta-observatory.org

Raios gama são bastante complicados de detectar, eles são mais raros do que luz na faixa que enxergamos ou ondas de rádio. Mas certos eventos só podem ser bem compreendidos com eles, como é o caso da estrutura da kilonova, a fusão de duas estrelas de nêutrons.

Nós somos o tempo todo bombardeados por raios cósmicos. Como eles andam de mãos dadas com raios gama é importante observar radiação gama para entendermos de onde vem essas partículas que atingem a Terra. Essa ainda é uma questão em aberto na ciência.

Os Teóricos prevêem emissão de raios gama na morte de buracos negros e em um processo chamado “aniquilação de matéria escura”. Se formos capazes de detectar isso, ou provar que a previsão está errada, seria de grande ajuda para entender sobre esses misteriosos objetos.

O CTA vem aí e precisamos de uma nova geração de bons astrônomos, quem quiser entrar no barco, sinta-se à vontade. Questões divertidas para serem respondidas não faltam!
Anos excitantes estão à nossa porta na astrofísica.

Para mais #AstroThreadBr e #astrominbr sigam o nosso botinho, o @AstroBotBR

@threadreaderapp unroll