ISSN 2359-5191

07/04/2016 - Ano: 49 - Edição Nº: 34 - Ciência e Tecnologia - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Equipe do IAG-USP participa da criação do maior observatório de raios gama
Projeto conta com colaboração de mais de trinta países e poderá auxiliar no estudo da matéria escura
Divulgação

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP faz parte atualmente do Projeto CTA, Arranjo de Telescópios Cherenkov – um grupo de telescópios que tem por objetivo estudar a radiação gama. Os instrumentos terão sensibilidade a uma faixa de energia de radiação gama que ainda não foi estudada, de modo que constituirá, tanto em número quanto em tecnologia, o maior conjunto de telescópios de raios gama da Terra.

A radiação gama é uma radiação eletromagnética de altíssima energia, emitida por todas as fontes energéticas do Universo. Geralmente, ela é produzida pela matéria normal, mas também pode ser produzida pela matéria escura – um tipo de matéria “invisível”, ou seja, que não emite luz, e cuja constituição ainda é desconhecida. Apesar de não emitir luz, porém, a matéria escura exerce campo gravitacional, o que ajuda a explicar o “excesso de gravidade” que existe no Universo. É o que comenta Elisabete de Gouveia Dal Pino, professora e coordenadora da equipe do IAG no projeto: “Não sabemos qual a natureza da matéria escura, mas existem vários modelos hipotéticos. Um deles é o de que ela pode ser [formada por] partículas exóticas que interagem com a matéria normal somente através da gravidade. Porém, se essas partículas de matéria escura colidem entre si, elas podem emitir energia sob a forma de radiação gama. Por isso, o CTA tem uma perspectiva de buscar interações entre partículas de matéria escura, e estabelecer mais claramente sua natureza.”

A diferença é que raios gama provenientes de matéria escura, em oposição aos emitidos pela matéria visível, são muito mais difíceis de serem detectados. Entretanto, essa radiação pode auxiliar a elucidar a natureza da matéria escura, sua constituição e suas origens. “Entender a natureza da matéria escura e ser capaz de medi-la é algo inédito, e o CTA é um candidato interessante para conseguir fazê-lo”, afirma Elisabete.

Atualmente, um dos maiores detectores de raios gama cósmicos é o telescópio espacial Fermi, da NASA. O Fermi é um satélite que também estuda radiação gama, mas numa faixa mais estreita e de menor energia que o CTA (que será capaz de medir raios gama a energias mais altas). O Fermi já tentou medir raios gama provenientes de matéria escura, quando observava galáxias anãs (galáxias menores e com pouco gás). Mas os sinais obtidos eram tão fracos que estavam dentro da faixa de ruído dos aparelhos do satélite. Como o CTA cobrirá um maior ângulo (já que serão vários telescópios operando em conjunto) e terá maior sensibilidade, ele pode ser capaz de identificar sinais de raios gama provenientes de matéria escura que estejam acima da margem de erro dos instrumentos.


Ciência e instrumentação do projeto

Em geral, os raios gama observados provêm de matéria visível, isto é, de partículas de matéria aceleradas a uma velocidade altíssima (próxima à da luz). Logo é possível que a radiação gama também tenha sido produzida nos eventos que geraram as recém-detectadas ondas gravitacionais. Tais ondas foram detectadas pela equipe do projeto estadunidense LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser), durante a fusão de dois buracos negros, ou seja, dois objetos de enorme força gravitacional que aceleram as partículas da matéria que deles estão próximas. Assim, é possível que os eventos geradores de ondas gravitacionais gerem também radiação eletromagnética gama. “Esperamos encontrar uma contrapartida eletromagnética para as ondas gravitacionais, já que elas em si não são eletromagnéticas”, afirma Elisabete. “É provável que tenha ocorrido nesse processo [de interação entre dois buracos negros] alguma atração de matéria, por mínima que seja, e essa matéria pode ter produzido raios gama ao ser acelerada pelos buracos negros. O Fermi mediu naquele mesmo período alguns eventos que, estatisticamente, tentaram correlacionar com o que o LIGO media. No futuro, eu acredito que quando o LIGO já tiver resolução para ver vários desses eventos, encontraremos essa contrapartida eletromagnética das ondas gravitacionais.”

 

Projeto tem instalação prevista para 2020, no Chile, e tem como precursor um grupo de 9 telescópios menores /Fonte: dilvulgação

 

O Arranjo de Telescópios Cherenkov (CTA) será constituído por dois conjuntos de telescópios: um grupo com cerca de 100 telescópios será instalado no Hemisfério Sul, e um grupo menor será instalado no Hemisfério Norte. O projeto será formado por três tamanhos de telescópios, cada um sensível a uma determinada faixa de energia dos raios gama. A ideia é que, até 2020, já estejam operando, no Chile, pelo menos nove telescópios de pequeno porte, porém com alta sensibilidade à radiação gama. Esse grupo de telescópios menores será chamado ASTRI, e será em torno dele que o restante do CTA será construído.

 

A equipe do IAG está trabalhando na construção desse grupo em conjunto com italianos e sulafricanos, e é responsável por três dos nove telescópios do ASTRI. “Esses telescópios de menor porte serão os primeiros a serem instalados no Sítio Sul, no Chile, e já terão uma sensibilidade para altíssimas energias que não existe em nenhum observatório de raios gama na Terra. Então, nesse sentido, nós brasileiros seremos pioneiros”, explica Elisabete. Outra meta do projeto é ajudar a desenvolver tecnologia para construção de partes dos telescópios para que, no futuro, o Brasil possa produzir componentes para o restante do CTA. A equipe do Instituto de Física da USP de São Carlos, inclusive, já está trabalhando para produzir peças estruturais para os telescópios de médio porte. “Nesse projeto, não estamos só importando tecnologia, como estamos também desenvolvendo essa tecnologia para depois a produzirmos aqui em grande escala”, conclui a pesquisadora.

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