Altamente energéticos e difíceis de detectar, os neutrinos viajam bilhões de anos-luz antes de chegarem ao nosso planeta.
© Benjamin Amend (ilustração de um blazar)
Embora se saiba que estas partículas elementares provêm das profundezas do nosso Universo, a sua origem precisa é ainda desconhecida. Uma equipe internacional, liderada pela Universidade de Würzburg e pela Universidade de Genebra, está elucidando um aspeto deste mistério: pensa-se que os neutrinos nascem em blazares, núcleos galácticos alimentados por buracos negros supermassivos.
A atmosfera da Terra é continuamente bombardeada por raios cósmicos. Estes consistem em partículas eletricamente carregadas de energias até 10^20 eV (elétron-volt). Isto é um milhão de vezes mais do que a energia obtida no acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o LHC (Large Hadron Collider) perto de Genebra.
De onde são originárias estas partículas extremamente energéticas, o que as dispara para o Universo com uma força tão tremenda? Estas questões há mais de um século que são dos maiores desafios da astrofísica. Os locais de nascimento dos raios cósmicos produzem neutrinos. Os neutrinos são partículas que quase não têm massa e dificilmente interagem com a matéria. Percorrem o Universo e podem viajar através de galáxias, planetas e do corpo humano quase sem deixar rasto.
Os neutrinos astrofísicos são produzidos exclusivamente em processos que envolvem a aceleração dos raios cósmicos. É precisamente isto que faz destes neutrinos mensageiros únicos, abrindo o caminho para identificar fontes de raios cósmicos. Apesar da vasta quantidade de dados recolhidos, a associação de neutrinos altamente energéticos com as fontes astrofísicas de onde são originários tem sido um problema por resolver durante anos.
Foi em 2017 que pesquisadores trouxeram pela primeira vez um blazar (TXS 0506+056) para a discussão como uma suposta fonte de neutrinos na revista Science. Os blazares são núcleos galácticos ativos alimentados por buracos negros supermassivos que emitem muito mais radiação do que toda a sua galáxia. A publicação desencadeou um debate científico sobre se existe realmente uma ligação entre os blazares e os neutrinos altamente energéticos.
Após este primeiro passo encorajador, em junho de 2021 o grupo de pesquisa iniciou um ambicioso projeto. Isto envolve a análise de vários sinais do Universo. O principal objetivo é esclarecer a origem dos neutrinos astrofísicos, possivelmente estabelecendo os blazares como a primeira fonte de neutrinos extragaláticos altamente energéticos com grande certeza. O projeto está mostrando agora o seu primeiro sucesso, relatando que os blazares podem ser associados com confiança aos neutrinos astrofísicos com um grau de certeza sem precedentes.
O processo de acreção e a rotação do buraco negro levam à formação de jatos relativísticos, onde as partículas são aceleradas e emitem radiação até energias de trilhões de vezes a da luz visível!
A descoberta da ligação entre estes objetos e os raios cósmicos pode ser a 'pedra de Roseta' da astrofísica de alta energia"!
Para chegar a estes resultados, foram utilizados dados de neutrinos do Observatório de Neutrinos IceCube na Antártida, o detector de neutrinos mais sensível atualmente em funcionamento, e do BZCat, um dos catálogos mais precisos de blazares.
Foi elaborado um software capaz de estimar o quanto as distribuições destes objetos no céu se assemelham. Depois de lançar os dados várias vezes, descobriu-se que a associação aleatória só pode exceder a dos dados reais uma vez num milhão de tentativas! Isto é uma forte evidência de que as associações estão corretas.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Université de Genève
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