Um artigo publicado nesta segunda-feira (25) na revista Physical Review Letters revela que os elétrons de raios cósmicos (CRe) mais poderosos já detectados vieram de fontes surpreendentemente próximas à 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 em um raio de apenas mil anos-luz do Sistema Solar, uma distância mínima em comparação ao tamanho da Via Láctea.
Terra é bombardeada por raios cósmicos
Apesar de protegida pela atmosfera, a Terra está constantemente exposta ao impacto de raios cósmicos. Essas partículas de alta energia viajam pelo espaço disparadas por fenômenos extremos, como supernovas, buracos negros e pulsares.
O Observatório HESS foi projetado para captar a radiação Cherenkov. Esse fenômeno ocorre quando partículas ultrapassam a velocidade da luz na atmosfera, produzindo um brilho fraco, mas detectável. Em um comunicado, os autores do estudo disseram que essa sensibilidade de captura foi o que possibilitou o mapeamento dos CRe.
Mesmo assim, não foi simples. 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 campos magnéticos”, explicou Mathieu de Naurois, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, autor correspondente da pesquisa.
Após analisar os dados do HESS, os cientistas conseguiram isolar eventos candidatos a CRe e fazer inferências estatísticas sobre suas características.
Eles sugerem que entre as fontes possíveis desses CRe estão o remanescente de supernova Anel de Monogem, a estrela Wolf-Rayet γ2 Velorum ou pulsares como Vela e Geminga. Outra hipótese é que uma antiga supernova tenha se dissipado, tornando sua localização indetectável.
Um detalhe intrigante é o corte observado no espectro energético dos CRe, que começa em 1,17 teraelétron-volts. “Isso indica que apenas algumas fontes, ou até uma única, estão produzindo esses elétrons”, destacou de Naurois. Caso houvesse muitas fontes, segundo ele, o espectro energético seria mais suave, refletindo a soma de contribuições de diferentes locais.
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Elétrons perdem energia a longas distâncias
O estudo descobriu ainda que os CRe perdem energia rapidamente enquanto viajam pelo espaço. No processo de radiação síncrotron, eles interagem com campos magnéticos interestelares, irradiando energia em forma de ondas eletromagnéticas. No Espalhamento Inverso de Compton, essas partículas transferem energia para fótons de baixa energia, resultando em uma redução adicional de sua potência. Por isso, os CRe detectados devem ter vindo de regiões relativamente próximas a ponto de manter tamanha energia ao atingir a 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 referência por anos”, afirmou de Naurois.
Dando continuidade às análises, a equipe vai investigar se há direções preferenciais para a chegada dos CRe, o que pode ajudar a identificar suas fontes. Apesar dos desafios, esse avanço aproxima os cientistas de compreender como fenômenos extremos energizam o Universo.
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