Os cientistas há muito pensavam que os raios cósmicos de dentro de nossa galáxia vinham de explosões de supernovas, mas um novo estudo apontou uma segunda fonte: o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Com este novo resultado, a busca das origens dos raios cósmicos, que tem frustrado os cientistas há mais de 100 anos, tomou uma reviravolta inesperada.
“É muito emocionante”, diz o astrofísico Andrew Taylor, do Instituto Dublin para Estudos Avançados. “Isso provavelmente foi o que abalou o campo bastante. As pessoas terão de reavaliar seus modelos.”
Os raios cósmicos representam um mistério para os astrônomos, porque eles não seguem um caminho em linha reta através do espaço. Eles são puxados e empurrados por campos magnéticos, por isso é quase impossível descobrir de onde as partículas vieram particularmente. Então, ao invés, os pesquisadores analisaram os raios gama, os fótons de alta energia que imagina-se serem produzidos na, ou perto da fonte dos raios cósmicos. Descobrir de onde os raios gama vêm, significa que provavelmente já encontrou a fonte dos raios cósmicos.
As misteriosas ondas de raio vindas do espaço ganham nova teoria
Embora muitos dos raios cósmicos de dentro de nossa galáxia parecem originar a partir de explosões rápidas em forma de bolhas, tais explosões não podem explicar os raios cósmicos com energia mais alta: aqueles com energias medidas em volts peta-elétron volts (PEV, ou 10 na 15 potência eV) . (Aqui na Terra, 1 PeV é a energia total que o Large Hadron Collider pode conseguir quando colide íons de chumbo.)
“Nós realmente não sabemos o que está acontecendo”, diz Werner Hofmann, do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha.
A dificuldade em estudar ambos os raios cósmicos e os raios gama que o acompanham, é que eles são destruídos pela colisão com átomos na alta atmosfera e nunca atingem a superfície da Terra. Essas colisões que, no entanto, enviam uma chuva de outras partículas que vão em direção à superfície. Os astrônomos podem medir a propagação dessas partículas com detectores no chão, ou através da captura de flashes de luz chamadas de radiação de Cherenkov, que as partículas emitem como eles aceleram na atmosfera.
- Radiação de Cherenkov ou Efeito Cherenkov – Wikipédia a enciclopédia livre: Quando uma partícula carregada eletricamente atravessa um meio isolante a uma velocidade superior à da luz neste meio, ela emite radiação eletromagnética que pode ser na faixa visível. A esta radiação dá-se o nome de radiação de Cherenkov (ou efeito Cherenkov).
No novo estudo, Hofmann e seus colegas usaram o Sistema High Energy Stereoscopic (HESS), uma série de cinco telescópios na Namíbia, que podem detectar essa radiação. O HESS vem estudando o centro da galáxia por cerca de uma década, Hofmann diz, simplesmente porque é uma interessante fonte de raios gama. Nos últimos anos, a sua equipe realizou observações mais detalhadas. E, como ele informou recentemente online na Nature, a distribuição dos raios gama vindos de todo o centro da galáxia é exatamente o que você esperaria se algum processo, perto do buraco negro, esteja disparando prótons com energias PEV.
Muitos desses prótons podem chegar a Terra muito mais tarde como raios cósmicos PEV, mas alguns estão colidindo com moléculas de gás perto de sua fonte e produzindo raios gama. São esses raios gama que o sistema HESS é capaz de captar, revelando a origem desses prótons super rápidos. “Isso realmente demonstra que existe uma fonte central de prótons”, diz Hofmann.
“Este é um grande resultado. É muito fascinante”, diz o astrofísico Pasquale Blasi do Observatório Astrofísico Arcetri, em Florença, Itália. “Pela primeira vez temos provas quase diretas da aceleração de prótons à estas energias.” Mas ele adverte que ainda não foi provado que esses mesmos prótons fazem todo o caminho para a Terra como raios cósmicos.
Mais de uma distância tal, existe uma alta probabilidade de que eles possam se difundir para fora do halo da galáxia e escaparem. Existem maneiras de detectar raios cósmicos em rota entre o centro da galáxia e a Terra, mas “talvez seja necessário pensar fora da caixa”, diz ele.
De acordo com Hofmann, há “muito poucas pistas sobre o que é o acelerador atual é.” Uma possibilidade que papel menciona é que muito perto do buraco negro, onde o gás e a poeira estão sendo sugados por sua gravidade, o emaranhado de campos elétricos e magnético neste material superaquecido de alguma forma chicoteia prótons de muito alta energia. A equipe vai continuar a monitorar os raios gama no centro galáctico para ter mais ideias. Quaisquer alterações na luminosidade ao longo de dias, meses ou anos vai fornecer algumas pistas, assim como a distribuição dos raios gama em torno do buraco negro e um espectro de energia mais detalhada. “Estes poderiam dar uma luz sobre o mecanismo”, diz Hofmann.
Em última análise, a resposta pode ter que esperar pela construção de um novo detector, o Telescope Array Cherenkov (CTA), que terá mais de 100 espelhos que se estendem por sites nos hemisférios norte e sul e assim vão produzir imagens com resolução mais fina do que qualquer um disponível hoje. “O CTA poderia desvendar o tamanho da fonte: Será realmente um ponto [fonte] ou algo mais prolongado?”, diz Hofmann.
Taylor salienta que este resultado também reforça uma teoria atual para a fonte de raios cósmicos muito mais raros e até mesmo com energia mais elevada que viajaram através das vastas extensões de espaço de galáxias distantes.
Os teóricos pensam que eles vêm de núcleos galácticos ativos (NGA), buracos negros supermassivos que estão consumindo matéria tão rápidos que eles aquecem o gás e poeira caindo neles a colossais temperaturas, tornando-o brilhante o suficiente para ser visto em todo o universo. Se o nosso buraco negro central relativamente brando, pode produzir raios cósmicos, diz ele, “fortalece o caso que os NGAs são a fonte dos raios cósmicos extragalácticos.”
Fonte: Sciencemag.org
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