O Observatório Espacial Fermi - Os olhos de raios gama

Por Túlio Jorge dos Santos*

Por volta do ano 1900, o cientista francês Paul Villard, realizando experimentos em radioatividade, descobriu uma radiação com profundidade de penetração maior que a radiação x. Em 1914, o neozelandês Ernest Rutherford mostrou que esta radiação tinha caráter eletromagnético, sendo, portanto, uma forma de luz com comprimento de onda muito menor que os raios-x. Ela foi nomeada radiação gama, referida à letra grega.


No início da década de 1950, o americano Phil Morrison e outros realizaram cálculos que previam que raios cósmicos interagindo com material do meio interestelar podem produzir raios-y.

Em 1963, os Estados Unidos lançaram o projeto 'Velar' para monitorar o tratado de não proliferação de testes nucleares na atmosfera. O projeto consistiu de instalação de satélites em órbita, munidos de detectores de raios-x, raios-y e nêutrons. Dois anos depois, o responsável pelo tratamento dos dados decidiu arquivar para posteriores estudos, registros de descargas de radiação y, que não podiam ser associadas a eventos de explosão nuclear. Neste mesmo ano um observatório solar em órbita detectou a radiação y difusa de fundo.

No ano de 1972 os responsáveis pelo 'Velar' começaram analisar os dados acumulados e, diante da precisão na determinação das direções destas descargas, concluíram que tinham 'origem cósmica'.

Na década de 1980, missões solares detectaram a radiação y 'suave', proveniente das labaredas da coroa solar.

Em 1991, a NASA lançou o Telescópio Espacial Compton de raios-y. Esta missão contava com quatro detectores que registraram duas mil e setecentas descargas de radiação y distribuídas por todo céu. Tanto as de curta quanto as de longa duração. Além disso, realizou o mapeamento de regiões de formação de estrelas na Via-Láctea, mapeando ainda o centro dela. Descobriu também emissão de raios-y em binárias com emissão em raios-x. Este Observatório esteve em operação até o ano de 2000. Abaixo temos uma imagem do Telescópio Compton em órbita.

NASA/CGRO


Em 11 de junho de 2008, foi lançado o Observatório Espacial Fermi, nomeado em homenagem ao físico Enrico Fermi. Este observatório consiste de um telescópio de raios-y com detectores de última geração. Abaixo, à esquerda, está uma concepção artística do observatório no espaço e, à direita, a figura com o esquema do telescópio.

Crédito: NASA/GSFC / NASA/Fermi Space Telescope

A blindagem de anticoincidência é, na verdade, um telhado feito de um plástico especial que tem por objetivo proteger a unidade contra raios cósmicos. As lâminas de conversão visam converter os raios-y em pares elétron-pósitron, via a equação de Einstein E=mc2, e são feitas de Tungstênio. Os detectores de trajetória definem a direção de onde vêm estes raios e são feitas de Silício coberto por Tungstênio. O calorímetro mede a energia da radiação que é feito de um composto de Césio, o qual emite uma 'faísca' de luz toda vez que um raio-y atinge o calorímetro. A intensidade é proporcional à energia do raio. Para cada raio-Y incidente serão filtrados de cem mil a um milhão de raios cósmicos.

O telescópio possui doze detectores de iodeto de sódio para radiação y de baixa energia e dois detectores de germanato de bismuto para a alta energia. Ao receber um raio-y de baixa energia, o detector emite um 'flash' de luz e um fotomultiplicador registra a intensidade. Eles estão dispostos com as faces dirigidas para diferentes posições do céu. Quando uma descarga atinge o monitor, o detector dirigido para ela receberá mais radiação que os outros. Comparando sinais é feita uma triangulação para determinar a direção. A figura abaixo apresenta a distribuição dos detectores.




*Túlio Jorge dos Santos é professor do departamento de física da UFMG.

fonte: Coluna Olhar Longe do EM.