Elétrons de raios cósmicos mais poderosos nascem perto da Terra

Matéria publicada nesta segunda-feira (25) na revista Cartas de revisão física revela que os elétrons de raios cósmicos (CRe) mais poderosos já detectados vieram de fontes surpreendentemente próximas da Terra. A pesquisa, realizada por cientistas do Observatório HESS, na Namíbia, registrou partículas com energias de até 40 teraelétron-volts.

Segundo o estudo, essas partículas devem ter se originado num raio de apenas mil anos-luz do Sistema Solar, distância mínima comparada ao tamanho da Via Láctea.

Terra é bombardeada por raios cósmicos

Apesar de protegida pela atmosfera, a Terra está constantemente exposta ao impacto dos raios cósmicos. Estas partículas de alta energia viajam através do espaço desencadeadas por fenómenos extremos como supernovas, buracos negros e pulsares.

O Observatório HESS foi projetado para capturar a radiação Cherenkov. Este fenômeno ocorre quando as partículas excedem a velocidade da luz na atmosfera, produzindo um brilho fraco, mas detectável. Em um declaraçãoos autores do estudo disseram que essa sensibilidade de captura foi o que tornou possível o mapeamento do CRe.

Mesmo assim, não foi simples. Os raios gama, que também produzem radiação Cherenkov, tornam o processo mais desafiador. “Os raios gama viajam diretamente no Universo, enquanto os elétrons têm trajetórias caóticas devido à interação com os campos magnéticos”, explicou Mathieu de Naurois, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, autor correspondente da pesquisa.

Depois de analisar os dados do HESS, os cientistas conseguiram isolar eventos candidatos ao CRe e fazer inferências estatísticas sobre suas características.

Eles sugerem que entre as possíveis fontes desses CRe estão o remanescente da supernova do Anel Monogem, a estrela Wolf-Rayet γ2 Velorum ou pulsares como Vela e Geminga. Outra hipótese é que uma antiga supernova se dissipou, tornando a sua localização indetectável.

Um detalhe intrigante é o corte observado no espectro de energia do CRe, que começa em 1,17 teraelétron-volts. “Isso indica que apenas algumas fontes, ou mesmo uma única, estão produzindo esses elétrons”, destacou de Naurois. Se houvesse muitas fontes, segundo ele, o espectro energético seria mais suave, refletindo a soma das contribuições de diferentes localidades.

Leia mais:

Elétrons perdem energia em longas distâncias

O estudo também descobriu que os CRe perdem energia rapidamente à medida que viajam pelo espaço. No processo de radiação síncrotron, eles interagem com campos magnéticos interestelares, irradiando energia na forma de ondas eletromagnéticas. No espalhamento Compton inverso, essas partículas transferem energia para fótons de baixa energia, resultando em uma redução adicional em sua potência. Portanto, o CRe detectado deve ter vindo de regiões relativamente próximas para manter tal energia ao chegar à Terra.

Essas descobertas representam um marco na compreensão das partículas de alta energia. “Nossa medição preenche uma lacuna crucial no espectro energético, oferecendo dados que serão uma referência nos próximos anos”, disse de Naurois.

Dando continuidade às análises, a equipe investigará se existem direções preferenciais para a chegada do CRe, o que poderia ajudar a identificar suas fontes. Apesar dos desafios, este avanço aproxima os cientistas da compreensão de como fenómenos extremos energizam o Universo.