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Raios cósmicos de alta energia vêm de fora da Via Láctea

Com participação de brasileiros, achado contribui para ajudar a esclarecer um dos maiores mistérios da astronomia contemporânea

The Pierre Auger Observatory
Os raios cósmicos ultraenergéticos - com energia de mais de 8x1018 elétron-volts (eV) - que atingem a Terra vêm de outras galáxias. A descoberta foi feita pelo Observatório Pierre Auger em Malargüe, na Argentina, a partir de dados colhidos entre 2004 e 2016. Em artigo a ser publicado amanhã (22 de setembro) na revista Science, a colaboração de cientistas de diversos países mostra que esses raios são provenientes de galáxias “distantes”, porém vizinhas da Via Láctea.

A todo instante, somos atravessados por dezenas de partículas de raios cósmicos, que não apresentam nenhum risco a nossa saúde. Esses raios são núcleos atômicos, que podem ser leves ou pesados, os quais se chocam contra os núcleos atômicos presentes no ar, como oxigênio e nitrogênio, sempre que chegam à atmosfera terrestre. As colisões geram até milhares de novas outras partículas, que chegam o solo com uma velocidade de cerca de 300 mil km/s - o que é próximo à velocidade da luz.

Eles são classificados a partir da sua energia, medida em elétron-volt (eV). Os mais comuns são também os menos energéticos: na casa de 109 eV, esses raios vêm do Sol e cada metro quadrado a Terra recebe um deles por segundo. Já os intermediários, com energia de 1016 eV, originam-se a partir das supernovas, quando estrelas maciças morrem através de uma explosão. Eles são menos corriqueiros, com um deles atingindo um metro quadrado do nosso planeta por ano.

Raros, os raios cósmicos ultraenergéticos carregam energia na casa dos 1018 eV e incidem a cada 100 anos por metro quadrado terrestre. Sua origem era, até então, desconhecida. Para que cerca de 30 desses eventos fossem detectados por ano, foi construído o Observatório Pierre Auger, com uma área de 3 mil m².

O observatório conta com uma enorme rede de detectores, constituídos por tanques cheios de água pura e telescópios. As partículas cósmicas originadas pelas colisões na atmosfera terrestre geram luz tanto na água do tanque quanto na própria atmosfera, o que é captado pelos telescópios. Com base na análise desses dois tipos de luz e outros dados, é possível extrair informações sobre o raio cósmico que iniciou a cascata de partículas.

A partir dos resultados obtidos de 2004 a 2016, cientistas de diferentes países - inclusive do Brasil - observaram que os raios cósmicos ultraenergéticos acima de 8x1018 eV são produzidos fora da Via Láctea. Os dados mostram que, apesar da direção de chegada desses raios não ser homogeneamente distribuída pelo céu, ela favorece uma certa direção, indicando que esses raios têm sua origem em galáxias “distantes”. Em termos astronômicos, isso significa que eles vêm de galáxias vizinhas à nossa.

O Brasil têm uma tradição no estudo dos raios cósmicos. Foi ao participar de uma pesquisa sobre estes raios que o físico paranaense César Lattes descobriu o méson - pi. A descoberta posteriormente rendeu um prêmio Nobel de física para o americano Cecil Powell, que era o pesquisador sênior do grupo do qual Lattes participava.

A descoberta feita pelos instrumentos do Pierre Auger é de extrema importância não só para compreender de onde vêm essas partículas, ainda bastante misteriosas para a ciência, mas também os mecanismos cósmicos os quais conseguem fornecer tanta energia a entidades subatômicas. Esses raios podem viajar grandes distâncias em anos-luz através do espaço, chegando à Terra com energias enormes.

Marília Fuller
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