Os elétrons de raios cósmicos mais energéticos já detectados estão a nos dar algumas pistas vitais sobre a origem destas partículas enigmáticas.
Desde 2015, mais de 7 milhões de partículas atingiram o CALorimetric Electron Telescope (CALET) preso à parte traseira forte e larga da Estação Espacial Internacional.
Esta grande coleção deu aos cientistas um conjunto de dados robusto que, dizem, aponta para pelo menos uma fonte próxima de elétrons de raios cósmicos – e possivelmente mais.
“A parte mais emocionante é ver coisas nas energias mais elevadas”, diz o astrofísico Nicholas Cannady, da Universidade de Maryland, no condado de Baltimore, e membro da Colaboração CALET liderada pelo astrofísico Shoji Torii, da Universidade de Waseda, no Japão.
“Temos alguns candidatos acima de 10 teraelétron-volts – e se for confirmado que estes são eventos de elétrons reais, é realmente uma arma fumegante para evidências claras de uma fonte próxima.”
Sabemos sobre os raios cósmicos energéticos desde que os sinais da sua presença foram observados pela primeira vez, há mais de um século, e durante todo esse tempo, a sua origem permaneceu em grande parte um mistério.
São partículas minúsculas – principalmente núcleos atômicos, mas também partículas subatômicas, como prótons e elétrons – fluindo pelo Universo a uma velocidade próxima à da luz, com mais potência do que essas pequenas coisas deveriam ter.
Porém, como a maioria das coisas energéticas no Universo, os cientistas pensam que elas vêm de fontes energéticas. A explicação mais provável até agora são os remanescentes de supernovas, que aceleram as partículas e as enviam através do espaço, mas também existem outras fontes possíveis.
Uma delas é a aniquilação teórica da matéria escura, por isso os físicos estão interessados em estudá-las e compreender a sua origem. Mas detectá-las é um pouco complicado. Aqui na Terra, os raios cósmicos colidem com átomos e moléculas da atmosfera e produzem chuvas de partículas; é a chuva que detectamos, não o raio cósmico em si.
Alguns detectores de elétrons de alta energia também sofrem interferência de prótons que voam rapidamente, atrapalhando os resultados. Mas a experiência CALET baseada no espaço permite a detecção direta de raios cósmicos, até altas energias.
Trabalhos anteriores permitiram a detecção de raios cósmicos de até 4,8 teraelétron-volts. Esse trabalho descobriu que, à medida que os níveis de energia aumentavam, o número de raios cósmicos diminuía.
Usando o enorme conjunto de dados do CALET com novos processos para filtrar erros causados por prótons interferentes, a equipe foi capaz de detectar raios cósmicos de elétrons de até 7,5 teraelétron-volts, aumentando enormemente o alcance dos dados.
E, curiosamente, descobriram que não houve queda na incidência dos raios cósmicos em energias mais elevadas. Na verdade, o oposto parece ser verdadeiro: nas energias mais elevadas, os raios cósmicos parecem aumentar.
Ainda não sabemos de onde vêm, mas, como os raios cósmicos perdem energia à medida que viajam pelo espaço, as altas energias sugerem que devem vir de relativamente perto de nós.
Na verdade, existem remanescentes de supernovas nas proximidades, cuja localização e proximidade são consistentes com a detecção de alguns dos raios cósmicos de maior energia detectados no conjunto de dados. A equipe espera que a observação contínua elucide ainda mais a origem.
“Estas observações do CALET abrem a possibilidade tentadora de que a matéria de um remanescente de supernova próximo possa ser medida na Terra,” afirma o físico T. Gregory Guzik da Universidade Estatal do Louisiana, líder da filial norte-americana da Colaboração CALET.
“A medição contínua do CALET ao longo da vida da Estação Espacial Internacional ajudará a lançar uma nova luz sobre a origem e o transporte da matéria relativística na nossa galáxia.”
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
