Os raios cósmicos misteriosos e sua verdadeira origem

Os raios cósmicos mais energéticos que atingiram a Terra finalmente tiveram seu ponto de origem detectado. E não é de dentro da Via Láctea.

O mistério de onde esses raios estão chegando confunde cientistas há 50 anos, mas agora um novo estudo é apresentado como a primeira evidência sólida de que as partículas subatômicas que bombardeiam a Terra são de origem extragaláctica, apoiando uma crença de longa data.

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A colaboração no Observatório Pierre Auger, o maior detector de raios cósmicos já construídos, envolveu mais de 400 cientistas de 18 países.

“Estamos agora consideravelmente mais perto de resolver o mistério de onde e como essas partículas extraordinárias são criadas, uma questão de grande interesse para astrofísicos”, disse Karl-Heinz Kampert, professor da Universidade de Wuppertal na Alemanha e porta-voz da colaboração.

Os raios cósmicos de alta energia são a radiação composta de prótons e os núcleos de elementos como o hidrogênio e o ferro, viajando pelo universo na velocidade da luz.

Eles são um milhão de vezes mais enérgicos do que o que pode ser alcançado com aceleradores de partículas criados pelo homem.

Também é realmente raro que eles realmente alcancem a Terra, cerca de um raio cósmico por quilômetro quadrado (0,38 milhas quadradas) por ano. Isso significa que, para detectá-los de forma confiável para um estudo desta natureza, você precisa de um observatório absolutamente enorme.

O Observatório Pierre Auger abrange 3.000 quilômetros quadrados (1.158.3 milhas quadradas). Isso é tão grande quanto o Parque Nacional de Yosemite.

Dentro desta área estão 1.600 detectores que se retraem quando um raio cósmico atinge a atmosfera da Terra. Os raios criam um banho de prótons, elétrons e muões, formando um disco gigante de interações de vários quilômetros de diâmetro. Cada uma dessas colisões é captada por vários detectores individuais.

Com mais de 12 anos de tempo de exposição, a equipe detectou mais de 30.000 raios cósmicos, e notou algo estranho. Mais viam de uma direção particular do que outras. E, como se verificou, esta direção tem uma densidade particularmente alta de outras galáxias.

Buraco negro na Via Láctea pode estar expelindo raios cósmicos

Existe uma chance de menos de um em um milhão de chance de que esse padrão possa ocorrer com uma direção de chegada uniforme subjacente.

“Isso indica claramente uma origem de partículas fora da Via Láctea e é um resultado muito emocionante, resultado de anos de trabalho cuidadoso com um detector gigante altamente sintonizado”, disse o pesquisador Bruce Dawson, professor de Física de Alta Energia da Universidade de Adelaide.

“Esta é a primeira evidência conclusiva de que o material atômico real, não apenas a luz estelar, chega à Terra a partir de galáxias distantes”. Ainda não sabemos o que causa os raios cósmicos. As possibilidades sugeridas incluem buracos negros supermassivos, colisões galácticas, rajadas de raios gama e supernovas.

Nenhuma dessas hipóteses ainda foi comprovada, mas estudá-las ainda é útil. Eles nos ajudam a entender a composição das galáxias e os processos pelos quais as partículas são aceleradas a velocidades tão extremas. Estudar os raios cósmicos pode mesmo nos ajudar a entender como os núcleos são formados.

A equipe tem mais trabalho a frente, mas primeiro o Observatório precisa de uma atualização para poder aprimorar a fonte das partículas. Está recebendo placas de circuito atualizadas que podem processar sinais de forma mais rápida e precisa e detectores adicionais.

Quando voltarem online, começaremos a aproximar-nos de onde exatamente esses raios cósmicos estão vindo.

A pesquisa foi publicada na revista científica Science.