Explicado o mistério dos raios gama

Em dois estudos científicos, o mais recente aparecendo na edição de julho da revista científica Physical Review Letters, os astrofísicos mostram que a distribuição dos raios gama podem ser explicados pela forma que a antimatéria pósitron – oriundos da queda radioativa dos elementos e criada pela grande explosões de estrelas na galáxia, propagam-se através da galáxia. Deste modo, disseram os cientistas, a distribuição observada dos raios gama não é evidente pela matéria escura.

“Não há grande mistério”, disse Richard Lingenfelter, um cientista pesquisador da UCSD do Centro de Astrofísica e Ciências Espaciais de San Diego que fez a pesquisa junto com Richard Rothschild, outro cientista pesquisador da UCSD, e James Higdon, um professor de física da faculdade de Claremont. “Observou-se que a distribuição dos raios gama é de fato muito consistente com o padrão descrito.”

Durante os cinco últimos anos, as medidas dos raios gama obtidas pelo satélite europeu INTEGRAL têm deixado perplexo os astrônomos, levando alguns a argumentar que um grande mistério existia por causa da distribuição dos raios gama por meio de diferentes partes da Via Láctea que não eram previstas.

Para explicar a fonte deste mistério, alguns astrônomos vinham supondo a existência de várias formas de matéria negra – oriundas de efeitos gravitacionais incomuns na matéria visível como estrelas e galáxias – mas que não tinham sido ainda encontradas.

O que é conhecido como certo é que nossa galáxia – e outras – são preenchidas com finas partículas subatômicas conhecidas como pósitron, a antimatéria correlativa dos elétrons típicos do cotidiano. Quando um elétron e um pósitron se encontram no espaço, as duas partículas destroem-se e sua energia é transformada em raios gama. Isto é, o elétron e pósitron desaparecem e dois ou três raios gama aparecem.

“Estes pósitrons nascem próximos da velocidade da luz e viajam milhares de anos luz antes que diminuam a velocidade em densas nuvens de gás para ter uma chance de encontrar com um elétron para aniquilar em uma dança da morte”, explica Higdon. Essa diminuição ocorre do arrasto de outras partículas durante sua jornada através do espaço. Sua jornada também é impedida por muitas flutuações no campo magnético galático que os dispersa para a frente e para trás em sua movimentação. Tudo isso deve ser considerado ao calcular a distância que os pósitrons viajam de seu lugar de origem em uma explosão de uma supernova.

“Alguns pósitrons dirigem-se ao centro da galáxia, outros rumo aos confins da via láctea conhecida como a auréola galática, e outros são apanhados no braço da espiral”, explica Rothschild. E completa, “para calcular isto em detalhes se está ainda distante, mesmo para o mais rápido dos computadores, nós somos capazes de usar o que conhecemos sobre como os elétrons viajam no sistema solar e o que pode interferir em sua viagem em outras partes para estimar como antimatéria correlata que permeia pela galáxia.”

Os cientistas calcularam que a maior parte dos raios gama deve estar concentrada nas regiões mais internas da galáxia, como foi observado nos dados do satélite, conforme a equipe relatou em um artigo publicado no último mês na Revista de Astrofísica.

“A distribuição observada dos raios gama é consistente com o padrão descrito onde a fonte dos pósitrons é a queda radioativa de isótopos de níquel, titânio e alumínio produzido em explosões de estrelas supernovas e são mais compactas das que as do sol”, explica Rothschild.

Em um artigo semelhante publicado na revista Physical Review Letters, os físicos enfatizam que a suposição básica de uma ou mais explicações para o entender o significado do mistério – matéria escura decai ou aniquila – é inútil. “Nós demonstramos claramente que esse não era o caso, e que a distribuição dos raios gama observados pelo satélite raio gama não estava descoberto”, esclarece Lingenfelter.

Os cientistas estão recebendo apoio em seus estudos pelas doações da National Aeronautics and Space Administration. [Science Daily]