‘Esta observação de neutrinos de alta energia abre uma janela inteiramente nova para estudar as propriedades da nossa galáxia hospedeira.’
Os astrônomos detectaram neutrinos de alta energia vindos de nossa galáxia, a Via Láctea, potencialmente abrindo uma nova e empolgante janela de pesquisa, relata um novo estudo.
Os neutrinos são extraordinariamente difíceis de detectar, pois raramente colidem com os átomos. Um ano-luz de chumbo impediria apenas cerca de metade dos neutrinos que voam através dele (o que explica por que os neutrinos foram apelidados de “partículas fantasmas”).
Os neutrinos são criados a partir do decaimento radioativo, como em reatores nucleares, ou quando partículas extraordinariamente de alta energia atingem os átomos. Os tipos mais brincalhões apresentam energias milhões a bilhões de vezes maiores do que aquelas produzidas pelas reações de fusão que alimentam as estrelas.
Neutrinos de alta energia são conhecidos por se originarem de galáxias além da Via Láctea. Mas os pesquisadores há muito suspeitam que nossa própria galáxia também seja uma fonte. Por exemplo, quando raios cósmicos – núcleos atômicos se movendo quase à velocidade da luz – atingem poeira e gás, eles geram raios gama e neutrinos de alta energia. Pesquisas anteriores detectaram raios gama do plano da Via Láctea, então os cientistas esperavam neutrinos de alta energia de lá também.
Houve indícios de tal emissão, mas a confirmação provou ser evasiva até o momento. O novo estudo deu outra olhada, usando o IceCube Neutrino Observatory na Amundsen-Scott South Pole Station. O IceCube está embutido em um gigaton (1 bilhão de toneladas) de gelo, tornando-o o primeiro detector de neutrinos gigaton já construído.
O IceCube abrange 0,24 milhas cúbicas (1 quilômetro cúbico) de gelo antártico com mais de 5.000 sensores de luz. Esses dispositivos observam os flashes de luz únicos que resultam dos raros casos em que os neutrinos se chocam contra os átomos.
A equipe de pesquisa se concentrou no plano da Via Láctea, a região densa da galáxia que fica ao longo do equador da Via Láctea. Eles estudaram 10 anos de dados do IceCube, analisando 60.000 neutrinos – 30 vezes mais do que as varreduras anteriores de neutrinos do plano galáctico haviam analisado.
Isso foi ainda mais difícil do que parece, porque o fundo de neutrinos produzidos por colisões de raios cósmicos com moléculas na atmosfera da Terra nubla os esforços para destacar os neutrinos de mais longe.
Para superar esse desafio, os pesquisadores usaram tecnologia de inteligência artificial para analisar os dados do IceCube. Isso ajudou a eliminar os neutrinos atmosféricos, cuja produção tende a gerar outras partículas que o observatório também pode detectar.
Este trabalho identificou neutrinos de alta energia que provavelmente vieram do plano galáctico da Via Láctea.
“Esta observação de neutrinos de alta energia abre uma janela totalmente nova para estudar as propriedades de nossa galáxia hospedeira”, disse o co-autor do estudo Mirco Hüennefeld, físico de astropartículas da TU Dortmund University, na Alemanha, ao Space.com.
“Acho emocionante ver o jovem campo da astronomia de neutrinos se desenvolver com um ritmo tão crescente”, acrescentou Hüennefeld. “Levou décadas para imaginar um telescópio de neutrinos como o IceCube e, apenas nos últimos anos, vimos um acúmulo de observações empolgantes, incluindo a primeira evidência de fontes extragalácticas. Agora, com esses resultados, alcançamos um novo marco na astronomia de neutrinos.”
Embora as descobertas sugiram que os neutrinos recém-descobertos vêm de nossa galáxia, o IceCube atualmente não é sensível o suficiente para identificar suas fontes. Eles podem surgir de maneira difusa, ou um número significativo deles pode vir de pontos específicos no céu, disse Hüennefeld.
“O que é intrigante sobre essas descobertas é que, ao contrário dos fótons, a emissão de neutrinos galácticos é ofuscada pelo fluxo de neutrinos extragalácticos”, disse Hüennefeld.
Nos próximos anos, o IceCube receberá atualizações de detectores “que irão aumentar ainda mais sua sensibilidade, permitindo-nos obter uma imagem mais clara da Via Láctea em neutrinos em um futuro próximo”, disse Hüennefeld. “Responder a essas perguntas terá implicações em nossa compreensão dos raios cósmicos e sua origem e também, em geral, nas propriedades inferidas de nossa galáxia hospedeira.”
Publicado em 30/06/2023 00h05
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