Raios cósmicos de altíssima energia são extragalácticos

Destaque em Física, semana de 28 de setembro de 2017

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Pela primeira vez, temos a confirmação de que os raios cósmicos de energia ultra-alta – mais de 1 milhão de vezes maior que os prótons acelerados no LHC – têm mesmo origem fora de nossa galáxia.

O trabalho, fruto da Colaboração Pierre Auger, um vasto consórcio internacional de mais de 400 cientistas em 18 países, inclusive no Brasil, foi publicado em 22 de setembro na revista "Science".

Localizado em Mendoza, na Argentina, o Observatório Pierre Auger é a maior instalação de detecção de raios cósmicos do mundo. Composto por 1.600 detectores, cada um deles um tanque com 12 toneladas de água, o Auger vem coletando dados há muito tempo, e o trabalho atual envolveu a detecção de mais de 30 mil partículas cósmicas, vindas das mais variadas direções no espaço.

"A análise envolvida na extração deste resultado é considerada uma das mais difíceis dentro da colaboração, porque envolve uma série de efeitos sistemáticos sutis que, caso não corrigidos, levam a falsos padrões", explica Carola Dobrigkeit Chinellato, professora do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e presidente da comissão brasileira no Observatório Pierre Auger. "Para se ter uma ideia, o resultado levou cerca de 12 anos para poder ser conseguido e publicado. Até mesmo uma pequeniníssima inclinação no terreno do observatório, de apenas 0,2 grau, foi levada em conta nas correções."

Diversos avanços técnicos foram promovidos até que se pudesse chegar a essa conclusão, que tem alta confiança (5,2 desvios-padrão com relação a ser um ruido) e demonstra conclusivamente que os raios cósmicos de energia ultra-alta são de origem extragaláctica.

É, contudo, o começo de uma jornada muito maior – a de descobrir que fontes astrofísicas especificamente produzem essas partículas de altíssima energia. "A questão da identidade das fontes pode ser atacada elevando-se a energia média da amostra de raios cósmicos, de forma a diminuir os desvios que eles sofrem em suas trajetórias devido aos campos magnéticos atravessados desde as suas fontes até nós", diz Chinellato. "Este é um campo ativo de análises não só na Colaboração Auger, mas também na colaboração que opera o Telescope Array, um experimento de raios cósmicos instalado no estado de Utah, nos EUA, e, assim, com visão privilegiada do céu do hemisfério norte."

De toda forma, os dados colhidos até agora pelo Observatório Auger já são a mais vasta e precisa amostra de raios cósmicos de altíssimas energias e tendem a se tornar ainda mais completos com uma nova tomada de dados que vai até 2025. "Com eles é bastante provável que avancemos na elucidação da identidade de fontes."

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