A Terra foi bombardeada por poderosíssimos raios cósmicos e ninguém sabe a origem
Um evento astrofísico recente surpreendeu pesquisadores quando uma partícula minúscula colidiu com a atmosfera da Terra, transportando um nível de energia extraordinário.
Essa partícula possuía mais de 240 exa-elétrons volts, equivalente a 2,4 x 10^20 elétrons volts. Esse valor é superado apenas pela famosa partícula Oh-My-God de 1991, que tinha uma energia de 320 exa-elétrons volts.
Assim como seu predecessor, a origem dessa nova partícula é um mistério para os cientistas. De acordo com John Matthews, um físico da Universidade de Utah e parte da colaboração do Telescópio Array responsável pela descoberta, as partículas de alta energia não deveriam ser afetadas pelos campos magnéticos galácticos e extragalácticos. No entanto, ao rastrear a trajetória tanto da partícula Oh-My-God quanto desta nova, não se encontra nenhuma fonte de alta energia discernível, aprofundando o enigma.
A natureza dos raios cósmicos, observados há mais de um século, permanece em grande parte um mistério. Esses raios, compostos principalmente de núcleos atômicos e outras partículas subnucleares, como prótons e elétrons, viajam pelo cosmos a velocidades próximas à da luz, carregando mais energia do que o esperado. Embora os raios cósmicos sejam tipicamente gerados em eventos de alta energia, como supernovas e colisões estelares, as fontes das partículas mais energéticas ainda são incertas.
Nossa atmosfera funciona como um escudo contra raios cósmicos, mas temos métodos eficientes para detectá-los. Quando um raio cósmico atinge a atmosfera, ele cria uma cascata de partículas que alcança a superfície da Terra. Observatórios podem então rastrear essas chuvas de partículas de volta ao impacto original do raio cósmico.
Detectar chuvas de raios cósmicos de alta energia é desafiador devido à sua área de impacto extensa, exigindo instalações de observação em grande escala. O Telescópio Array, um vasto projeto internacional, abrange 700 quilômetros quadrados (270 milhas quadradas) e foi fundamental nesta descoberta.
Em 27 de maio de 2021, o Telescópio Array detectou um evento significativo. Após verificações meticulosas, a equipe confirmou a detecção de uma partícula com energia comparável à da partícula Oh-My-God. Toshihiro Fujii, um físico da Universidade Metropolitana de Osaka liderando a pesquisa, inicialmente duvidou da descoberta devido ao seu nível de energia extraordinário, inédito nas últimas três décadas.
Esta descoberta, distinta tanto na técnica quanto na localização da partícula Oh-My-God, sugere que tais eventos cósmicos de alta energia não são anômalos. A equipe nomeou esta nova partícula de Amaterasu, em homenagem à reverenciada deusa do sol do xintoísmo, e acredita que provavelmente seja um próton.
Esta confirmação de raios cósmicos ultra-energéticos apresenta um novo desafio. Existe um limite teórico superior para a energia das partículas, conhecido como limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin, fixado em 5 x 10^19 elétrons volts. Presume-se que esse seja o máximo para partículas que viajam longas distâncias, como 160 milhões de anos-luz, já que os raios cósmicos perdem energia no trajeto.
No entanto, dentro de tal distância, nenhuma fonte conhecida poderia gerar os níveis de energia das partículas Oh-My-God ou Amaterasu. “Coisas que as pessoas consideram energéticas, como supernovas, estão longe de ser energéticas o suficiente para isso”, observa Matthews. “São necessárias enormes quantidades de energia e campos magnéticos realmente fortes para confinar a partícula enquanto ela é acelerada.”
Rastrear a trajetória de Amaterasu leva a um vazio cósmico, sugerindo um fator desconhecido em jogo. As explicações possíveis incluem uma aceleração de partículas mais eficiente por campos magnéticos, uma fonte próxima não detectada ou um fenômeno astrofísico completamente novo.
John Belz, outro físico da Universidade de Utah, sugere uma série de ideias especulativas, incluindo “defeitos na estrutura do espaço-tempo, cordas cósmicas colidindo”, devido à falta de explicações convencionais, destacando o mistério que envolve essa descoberta. [Science Alert]
