Os astrônomos há muito presumem que as explosões de supernovas são responsáveis pelos raios cósmicos – que são partículas de alta energia – que percorrem o espaço na velocidade da luz e bombardeiam regularmente a Terra de várias direções na galáxia. Mas as supernovas não podem explicar os raios cósmicos com as energias mais altas. Mesmo uma supernova poderosa o suficiente para iluminar toda a nossa galáxia, a Via Láctea, não é forte o suficiente para impulsionar os raios cósmicos para as enormes energias que os observatórios terrestres medem. Um novo estudo – anunciado em 11 de março de 2021 – sugere que aglomerados de estrelas jovens, quentes e massivas atuam como aceleradores de partículas naturais, capazes de acelerar as partículas aos níveis de energia necessários para os raios cósmicos de maior energia.
O observatório High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) – uma coleção de grandes tanques de água de alta tecnologia em uma montanha no México – detectou os raios cósmicos vindos de Cygnus OB2, um local de nascimento de estrelas massivas localizadas dentro de uma vasta superbolha na direção do constelação de Cygnus (dentro do que é chamado de Cygnus Cocoon, na vizinhança da Nebulosa do Cocoon). Uma grande equipe de cientistas publicou a pesquisa de mudança de paradigma – raios cósmicos das mais altas energias de um aglomerado de estrelas, não uma supernova – na revista científica Nature Astronomy deste mês.
O membro da equipe Patrick Harding, astrofísico do Laboratório Nacional de Los Alamos que usa HAWC para suas pesquisas, disse em um comunicado:
A origem dos raios cósmicos de mais alta energia na galáxia tem sido uma questão em aberto na astrofísica por mais de 60 anos. Muito poucas regiões da galáxia têm o poder de produzir partículas de alta energia e os ambientes necessários para impulsionar essas partículas para as energias do petaelétronVolt (PeV) que são vistas nos raios cósmicos de alta energia. E a maioria das regiões esperadas para produzir as partículas foram descartadas nos últimos anos por observatórios de alta energia.
Portanto, a ideia de que esses raios cósmicos de altíssima energia vêm de aglomerados de estrelas é surpreendente e bem-vinda para os astrônomos. Ele fornece uma resposta possível onde não existia antes.
Às vezes chamados de berços estelares, acredita-se que aglomerados de estrelas como Cygnus OB2 tenham se formado após as explosões de supernovas. Então, em essência, os raios cósmicos de alta energia ainda estão conectados a supernovas, embora não tenham se formado em uma explosão. Cygnus OB2 contém principalmente dois tipos diferentes de estrelas grandes, massivas e de vida curta, conhecidas como estrelas espectrais do tipo O e do tipo B. São grandes, quentes, de cor branca e azul. Em uma região de apenas 108 anos-luz de extensão, existem centenas dessas estrelas O e B.
Dentro de uma associação de estrelas jovens e quentes como Cygnus OB2, existem violentos ventos estelares e destroços rodopiantes.
Binita Hona, recém-formada pela Michigan Technological University, disse:
Estrelas espectrais do tipo O são as mais massivas. Quando seus ventos interagem entre si, formam-se ondas de choque, que é onde ocorre a aceleração.
As energias das partículas são medidas em elétron-volts (eV). Uma molécula de oxigênio ou nitrogênio no ar que respiramos tem uma energia de 0,03 eV. Ele pode se mover tão rápido quanto uma bala, mas ainda é muito lento em comparação com a maioria das partículas. Para partículas astronômicas, precisamos de números maiores, e com eles vêm prefixos como quilo, mega e giga, nos dando as unidades keV (1000 eV, chamados quiloeletronvolts), MeV (1 milhão eV) e GeV (1 bilhão eV) . Por exemplo, explosões solares contêm partículas com níveis de energia de 10-15.000 MeV. Quando falamos sobre raios cósmicos, no entanto, precisamos ir para níveis ainda mais elevados de energia! Insira os prefixos tera e peta, onde 1 TeV é 1.000 GeV e um peta-elétronvolt, os níveis de energia discutidos neste artigo, é 1 milhão de GeV, ou 1.000.000.000.000.000 eV!
Kelly Malone, uma pesquisadora de pós-doutorado em Los Alamos que desenvolveu os algoritmos usados para analisar os fótons HAWC de alta energia, disse:
HAWC é o primeiro observatório a detectar raios gama vindos do céu com energias acima de 100 TeV. Esse alcance de alta energia nos permite responder a questões fundamentais sobre nossa galáxia.
Resumindo: os cientistas descobriram que os raios cósmicos de mais alta energia se originam em poderosas regiões de formação estelar. Sua origem tem sido um enigma por muitas décadas porque as fontes anteriormente assumidas, as supernovas, foram consideradas fracas demais para criar os raios cósmicos mais poderosos.
Publicado em 17/03/2021 17h18
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