Raios cósmicos de altíssima energia se formam na própria Via Láctea, sugere estudo
Para ajudar a detectar raios gama de ultra-alta-energia, os cientistas adicionaram novos detectores Cherenkov de muóns. Créditos: Institute of High Energy Physics
Um experimento colaborativo entre cientistas japoneses e chineses detectou raios gama de altíssima energia propagando-se pela Via Láctea. No total, o experimento Tibet ASγ identificou 23 raios gama com energias acima de 398 TeV na Via Láctea, sendo que o mais energético chegava a quase 1 PeV (Petaeletronvolts). Cada Petaeletronvolts equivale a 1 milhão de bilhões eletrovolts (eV). Trata-se de uma intensidade nunca observada antes.
Além da alta carga energética registrada, chamou a atenção dos pesquisadores o fato de que os raios observados não se originavam das fontes já conhecidas de raios cósmicos gama. Na verdade, verificou-se que eles estão espalhados por toda a galáxia.
O que são os PeVatron?
A origem dos raios cósmicos ultra-energéticos é um mistério que intriga a humanidade há mais de um século, e parte da importância do estudo está no que ele revela sobre esse assunto.
Os raios cósmicos são partículas de alta energia vindas do espaço sideral. Sua composição é majoritariamente formada por prótons e núcleos, além de uma quantidade reduzida de pares elétrons/positrons e de raios gama.
Os pesquisadores acreditam que os raios gama observados pelo experimento sejam o resultado de interações nucleares entre o gás interestelar que existe em nossa galáxia e raios cósmicos que passam pelas mais poderosas fontes galática conhecidas, chamadas genericamente de PeVatrons.
Acredita-se que, em nossa galáxia, são formados raios cósmicos com energia um pouco abaixo dos PeV, e que após o contato com determinadas fontes eles são acelerados e ganham energia até chegarem ao Petaeletronvolt. As fontes que se acredita serem capazes de gerar este efeito de aceleração são chamadas de PeVatrons. Até hoje, nenhuma fonte PeVatron foi observada diretamente, embora as teorias apontem, como possíveis candidatos, buracos negros supermassivos, regiões onde ocorre a formação de estrelas e os remanescentes de explosões supernova.
Até o momento, no entanto, pesquisadores da colaboração também não conseguiram observar nenhuma dessas fontes, devido à dificuldade em captar a origem dos raios cósmicos PeV. Isso ocorre porque os raios em geral perdem a sua rota original de propagação pela Via Láctea ao serem desviados por um campo magnético, devido ao fato de possuírem carga elétrica.
Como os raios gama podem ajudar a encontrar os PeVatrons
Conforme já foi explicado anteriormente, a interação de raios cósmicos com o meio interestelar perto do local de sua aceleração produz raios gama. Porém, esta interação resulta também na produção de partículas conhecidas como píons neutrons, que também decaem. Por consequência, os raios gama produzidos possuem apenas 10% da energia dos raios originais. O processo é conhecido como “origem hadrônica“.
Ocorre que, como a direção dos raios gama eletricamente neutros não pode ser alterada por um campo magnético, os raios gama de ultra-alta-energia ( isto é, com energie entre 0,1 PeV e 1 PeV) podem nos revelar a localização das fontes PeVatrons.
A presença de raios gama difusos com energia extrema por toda a a galáxia é uma evidência inequívoca da existência dos PeVatrons na Via Láctea. Essa observação, na verdade, tem sido aguardada pelos estudiosos desse campo há décadas.
Publicado em 06/04/2021