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A provável origem dos raios cósmicos ultraenergéticos

Estudo indica com precisão inédita que essas partículas vêm de fora da nossa galáxia

VICTÓRIA FLÓRIO | Edição Online 15:15 22 de setembro de 2017

 

Detectores de partículas do Observatório Pierre Auger, instalado no oeste da Argentina

Os pesquisadores do Observatório Pierre Auger, instalado na província de Mendoza, oeste da Argentina, podem ter solucionado um mistério que já dura cinco décadas: a origem dos raios cósmicos ultraenergéticos detectados na Terra. Os raios cósmicos de ultra-alta energia são considerados as partículas mais energéticas do Universo. Bastante raros, eles chegam ao planeta a velocidades próximas à da luz e originam milhares de outras partículas ao interagir com os átomos de oxigênio e nitrogênio da atmosfera. A existência de partículas tão energéticas – com energias superiores a 8 exaelétron-volts ou 8×1018 elétron-volts – foi comprovada nos anos 1960, mas havia dúvida se eram geradas na própria Via Láctea ou se vinham de fora da galáxia. Ao longo de 13 anos, os pesquisadores do Auger rastrearam a direção de chegada de cerca de 30 mil dessas partículas que atingiram a atmosfera terrestre. Em um estudo publicado hoje (22/9) na revista Science, eles concluem que elas chegam em maior número vindas de uma direção do céu que aponta para bem longe do centro da Via Láctea, indicando, portanto, que se originam fora da nossa galáxia.

“Esse resultado indica fortemente a natureza extragaláctica dos raios cósmicos ultraenergéticos”, conta a física brasileira Carola Dobrigkeit Chinellato, professora da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e líder do grupo brasileiro que participa do Pierre Auger. “A chance de essa conclusão ser fruto do acaso é de dois em 100 milhões e equivale à de uma pessoa ganhar na Mega-Sena apostando em apenas seis números”, explica.

O físico Ronald Cintra Shellard, diretor do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), é um dos 30 brasileiros que integram a colaboração internacional. Ele participou do estudo e afirma que o principal mérito do trabalho é a precisão com que se determinou a origem extragaláctica desses raios cósmicos, que são bastante raros – eles chegam à Terra com uma frequência de um por quilômetro quadrado por ano. “Do ponto de vista científico, é um dos resultados mais importantes nessa área nas últimas décadas”, diz.

Apesar de o estudo indicar que esses raios cósmicos vêm de fora da Via Láctea, muitos enigmas persistem. Não se conhece com precisão a natureza dessas partículas nem os fenômenos que as produzem. Além disso, ainda não é possível determinar com exatidão de quais galáxias esses raios cósmicos vieram, porque eles são desviados pelo campo magnético da Via Láctea e de outras galáxias.

Em busca de respostas para essas questões, os físicos do Pierre Auger, que conta com pouco mais de 400 pesquisadores de 18 países, entre eles o Brasil, planejam aprimorar o sistema de detectores do observatório. O objetivo é tentar detectar mais desses raios cósmicos ultraenergéticos e raros, que não sofreriam tanto desvio na viagem até o planeta e permitiriam definir com mais precisão a região de origem no espaço.

O Observatório Pierre Auger começou a operar em 2004 e sua construção foi finalizada em 2008 – custou US$ 54 milhões. Hoje ele ocupa uma área correspondente a duas vezes a da cidade de São Paulo. Seu funcionamento consome US$ 1,9 milhão por ano – o Brasil contribui com US$ 120 mil, pagos pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e órgãos estaduais, como a FAPESP. A previsão é que continue a coletar dados, pelo menos, até 2025.

Os projetos
1. Estudo dos raios cósmicos de mais altas energias com o Observatório Pierre Auger (nº 10/07359-6); Modalidade Projeto Temático; Pesquisadora responsável Carola Dobrigkeit Chinellato – Unicamp; Investimento R$ 5.122.504,57
2. Observatório Pierre Auger (nº 99/05404-3); Modalidade Projeto Temático; Pesquisador responsável  Carlos Ourivio Escobar – Unicamp; Investimento R$ 7.168.083,30

Artigo científico
THE PIERRE AUGER COLLABORATION. Observation of a Large-scale Anisotropy in the Arrival Directions of Cosmic Rays above 8×1018 eV. Science. 22 set. 2017.


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