Uma estrutura montada no fundo do gelo da Antártida sul está nos trazendo respostas sobre mistérios do espaço. Usando o observatório de neutrinos do pólo sul, batizado de IceCube, telescópios e satélites, cientistas conseguiram traçar pela primeira vez a origem de um neutrino espacial.
Neutrinos são partículas subatômicas bastante comuns no espaço, mas são muito difíceis de detectar porque não têm carga e dificilmente interagem com outras partículas. Mas há uma ferramenta para observar neutrinos do espaço distante, o que nos ajuda a compreender eventos acontecendo a milhões ou até mesmo bilhões de anos-luz de distância. IceCube, o maior telescópio de neutrinos da Terra, registra a presença dessas partículas em sensores enterradas em um quilômetro cúbico de gelo.
Medição sem precedentes é feita em detector de neutrinos
Em 22 de setembro do ano passado, uma destas “partículas fantasma” entrou na Terra pelo sul do Oceano Índico, continuou seu caminho até chocar-se com o IceCube e um alerta automático foi emitido para centros de pesquisa do mundo inteiro. Começava, assim, a corrida internacional para desvendar a origem do neutrino: uma galáxia distante que abriga um enorme buraco negro.
Esforço conjunto
Debaixo da Estação Pólo Sul Amundsen-Scott, módulos ópticos digitais (DOMs) esféricos, cada um com cerca de 35 cm de diâmetro, estão posicionados a até 2,5 km de profundidade no gelo. Mais de 5000 DOMs compõem o IceCube, pesando mais de um bilhão de toneladas, se estendendo por uma área de um quilômetro cúbico. Os DOMs detectam o fraco clarão de luz criado quando neutrinos de alta energia interagem com o gelo.
Acompanhando a trajetória registrada ao longo dos sensores, astrônomos sabiam onde no espaço deveriam procurar a fonte de emissão do neutrino. Alguns dias depois, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, da Nasa, encontrou uma fonte provável: um blazar a 3,7 bilhões de anos-luz de distância, no canto superior esquerdo da constelação de Órion.
“Pudemos dizer: ‘Provavelmente vem deste blazar’. Então, todos os outros telescópios poderiam realmente mirar e apontar para aquela fonte em particular”, explicou ao portal Live Science a astrofísica de partículas Regina Caputo, da Universidade de Maryland, líder da equipe do Fermi que avistou o blazar ao longo do caminho do neutrino.
Após 40 anos de tentativas, físicos finalmente capturam neutrinos cósmicos de alta energia
As observações complementares de outro observatório de raios gama, o MAGIC, nas Ilhas Canárias, na costa oeste da África, ajudaram a confirmar que este blazar, TXS 0506+056, era a origem do neutrino. Muitos outros observatórios acabaram apresentando resultados semelhantes. Assim, pela primeira vez na história, astrofísicos identificaram a fonte de um neutrino cósmico.
Além disso, como uma única observação não seria o suficiente para comprovar a origem do neutrino, pesquisadores analisaram dados antigos que mostraram que vários outros neutrinos detectados nos nove anos e meio anteriores no IceCube provavelmente vieram do mesmo blazar.
Os resultados foram publicados em dois artigos na revista “Science”.
Enormes fontes de energia
Buracos negros são nossos velhos conhecidos e há um deles no centro de cada galáxia. Às vezes, as galáxias emitem grandes jatos de energia, que contêm neutrinos. Se um destes jatos aponta diretamente para a Terra, é chamado de blazar – como o TXS 0506+056. As observações ajudam a resolver um enigma de mais de um século sobre o que manda partículas subatômicas, como neutrinos e raios cósmicos, correndo pelo universo.
Neutrinos podem nos ajudar a entender o sol
“Dado que os raios cósmicos são partículas – prótons – que transportam mais de um milhão de vezes a energia do Acelerador de Partículas do Grande Colisor de Hádrons, em Genebra, se você é um físico, não consegue resistir a resolver esse problema: como a natureza faz isso?”, conta Francis Halzen, pesquisador-líder do IceCube, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.
“Desde que descobrimos os neutrinos cósmicos, em 2013, percebemos que a energia que eles carregam é enorme em comparação com o que esperávamos. Em outras palavras, se você analisar os dados, descobrirá que a energia dos neutrinos do universo é semelhante à dos raios gama. Então, você está procurando não somente por um acelerador exótico, mas também a fonte que alimenta uma grande fração da energia no universo não-térmico”, explica, destacando a importância da descoberta enquanto uma questão astronômica. “Eu não acho que vamos entender o universo extremo sem entender neutrinos”, conclui. [IceCube Observatory, The Guardian, Space.com]