IceCube Neutrino Observatory: A revolucionária tecnologia por trás da descoberta dos neutrinos galácticos
Astrônomos detectam neutrinos de alta energia originários da nossa galáxia, a Via Láctea, abrindo uma nova e empolgante área de pesquisa, relata um novo estudo.
Os neutrinos são extraordinariamente difíceis de detectar, pois raramente colidem com átomos. Uma camada de chumbo equivalente a um ano-luz de espessura seria capaz de deter apenas cerca da metade dos neutrinos que a atravessassem (o que explica por que os neutrinos são chamados de “partículas fantasma”).
Os neutrinos são criados a partir de decaimento radioativo, como em reatores nucleares, ou quando partículas de altíssima energia colidem com átomos. Os tipos mais energéticos possuem energias milhões a bilhões de vezes maiores do que aquelas produzidas pelas reações de fusão que alimentam as estrelas.
Neutrinos de alta energia são conhecidos por se originarem de galáxias além da Via Láctea. No entanto, os pesquisadores há muito suspeitam que nossa própria galáxia também seja uma fonte.
Por exemplo, quando raios cósmicos – núcleos atômicos movendo-se quase à velocidade da luz – colidem com poeira e gás, eles geram tanto raios gama quanto neutrinos de alta energia. Pesquisas anteriores já detectaram raios gama provenientes do plano da Via Láctea, então os cientistas esperavam encontrar também neutrinos de alta energia provenientes dessa região.
O IceCube cumpriu com sua missão!
Houve indícios desse tipo de emissão, mas até o momento a confirmação tem se mostrado elusiva. O novo estudo examinou novamente os dados utilizando o Observatório de Neutrinos IceCube, localizado na Estação Polo Sul Amundsen-Scott. O IceCube consiste em mais de 5.000 sensores de luz embutidos em uma gigatonelada de gelo, tornando-se o maior detector de neutrinos já construído.
A equipe de pesquisa concentrou seus esforços no plano da Via Láctea, a região densa da galáxia que se estende ao longo do equador da Via Láctea. Ao analisar dados de 10 anos do IceCube, eles examinaram 60.000 neutrinos – 30 vezes mais do que os estudos anteriores que se concentraram no plano galáctico.
Isso foi ainda mais desafiador do que parece, porque o fundo de neutrinos produzidos por colisões de raios cósmicos com moléculas na atmosfera terrestre dificulta a identificação de neutrinos provenientes de distâncias maiores.
Para superar esse desafio, os pesquisadores utilizaram a tecnologia de inteligência artificial para analisar os dados do IceCube. Isso ajudou a filtrar os neutrinos atmosféricos, cuja produção tende a gerar outras partículas que o observatório também pode detectar.
Esse trabalho identificou neutrinos de alta energia que provavelmente vieram do plano galáctico da Via Láctea.
“Essa observação de neutrinos de alta energia abre uma nova janela para estudar as propriedades de nossa galáxia hospedeira”, disse Mirco Hüennefeld, coautor do estudo e físico astro-partículas da Universidade TU Dortmund, na Alemanha, ao Space.com.
“Há algo empolgante sobre essas descobertas, que é o fato de que, ao contrário dos fótons, a emissão de neutrinos galácticos é ofuscada pelo fluxo de neutrinos extragalácticos”, acrescentou Hüennefeld.
Nos próximos anos, o IceCube receberá melhorias em seus detectores “que aumentarão ainda mais sua sensibilidade, permitindo obter uma imagem mais clara da Via Láctea em neutrinos num futuro próximo”, disse Hüennefeld. “Responder a essas perguntas terá implicações em nossa compreensão dos raios cósmicos e de sua origem, bem como nas propriedades inferidas de nossa galáxia hospedeira”.
Os cientistas detalharam suas descobertas online na quinta-feira, 29 de junho, na revista Science. [Space]
