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Correio Braziliense

Pesquisa descobre neutrino que veio de galáxia a 3,7 bilhões de anos-luz

Dificilmente detectado por observatórios, esse tipo de partícula não tem carga elétrica nem massa e é abundante no Cosmos


postado em 13/07/2018 06:00

Impressão artística do momento de passagem de um neutrino: os primeiros foram criados durante o Big Bang, e a maioria que chega à Terra nasce no Sol ou em supernovas(foto: IceCube/NSF)
Impressão artística do momento de passagem de um neutrino: os primeiros foram criados durante o Big Bang, e a maioria que chega à Terra nasce no Sol ou em supernovas (foto: IceCube/NSF)

Eles são os fantasmas do Universo. Sem carga elétrica nem massa, tampouco interagem com a matéria, o que faz dos neutrinos uma das mais difíceis partículas subatômicas de se detectar. No entanto, ao lado dos fótons, são as mais abundantes do Cosmos, e calcula-se que nasceram ainda durante o Big Bang. Para adicionar uma dose extra de mistério a essa história, ninguém sabia de onde vêm aqueles de altíssima energia, originados fora do Sistema Solar. Mas uma equipe internacional de pesquisadores acabou de descobrir: do não menos curioso blazar, galáxia elíptica gigante que contém um buraco negro massivo, girando rapidamente no núcleo.

Em dois artigos publicados na revista Science, os astrônomos descrevem como rastrearam os neutrinos, que revelaram chegar à Terra desde o blazar TXS 0506+056. Essa galáxia está localizada pouco depois da Constelação de Órion, a 3,7 bilhões de anos-luz daqui. Uma característica do TXS é que, em seus polos, há dois jatos apontando para o Planeta Azul, e de onde a galáxia “cospe” partículas fundamentais, incluindo os rápidos neutrinos.

Os primeiros neutrinos foram criados durante o Big Bang, mas essas partículas continuam sendo produzidas em reações nucleares que acontecem em todo o Cosmos. A maioria dos que chega à Terra nasce no Sol ou em supernovas (fase final da vida de uma estrela). Porém, aqueles que atingem o planeta com níveis altíssimos de energia derivam da mesma fonte dos raios cósmicos — partículas muito energéticas formadas fora do Sistema Solar. Diferentemente dos neutrinos, os raios têm carga e, por isso, são “dobrados” pelos campos magnéticos. Por sua vez, por não ser carregado, o neutrino não é afetado por esses escudos e, como passa através da matéria, pode ser usado para traçar o caminho direto à sua fonte.

Foi o que fez o Observatório de Neutrinos IceCube, na Antártida. O laboratório construído no continente gelado é equipado com um sistema de alarme quase em tempo real, que dispara quando um neutrino de altíssima energia colide com um núcleo atômico perto do detector. Colisões do tipo são muito raras, mas produzem uma assinatura que não deixa sombra de dúvidas. Trata-se de um cone de luz azul que é mapeado pelos 5 mil tubos fotomultiplicadores do IceCube. Essa luz é criada por partículas secundárias originárias do momento da colisão, e ela aponta para direção exata do neutrino. Quando um fenômeno desse ocorre, o laboratório lança um alerta para observatórios parceiros, incluindo o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, da Agência Espacial, e o europeu Telescópio Cherenkov de Imagens Gama (também chamado de Magic), nas Ilhas Canárias.

Neutrino colidindo com um átomo da molécula de água e produzindo a luz azul(foto: IceCube/NSF)
Neutrino colidindo com um átomo da molécula de água e produzindo a luz azul (foto: IceCube/NSF)

Raridades

Em 22 de setembro do ano passado, o alarme soou. Na ocasião, milhares de neutrinos de altíssima energia atingiam o Polo Sul e, desses, um único foi detectado pelo IceCube. Seis dias depois, do espaço, o Fermi foi o primeiro a identificar a atividade de raios gama vindo do blazar TXS 0506 056, a 0,06 grau desse neutrino. Em seguida, o Magic confirmou a fonte. “Os neutrinos raramente interagem com a matéria. Detectá-los no Cosmos já é incrível, mas identificar uma possível fonte é um triunfo. Esse resultado nos permitirá estudar as mais distantes e poderosas fontes de energia do Universo de uma forma completamente nova”, opina Paul O’Brien, chefe do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, uma das instituições envolvidas no estudo.

“A evidência da observação da primeira fonte de neutrinos altamente energéticos e dos raios cósmicos é extremamente convincente”, disse Francis Halzen, principal pesquisador do Observatório Neutrino IceCube e professor da Universidade de Wisconsin-Madison, em uma coletiva de imprensa organizada pela Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos, uma das principais financiadoras do estudo.

Halzen destacou que essa é mais uma vitória do campo da astronomia multimensageiros, quando diferentes sinais enviados pelo Cosmos são detectados, identificados e confirmados por vários instrumentos astronômicos. “A era da astrofísica está aqui. Cada mensageiro — de radiação eletromagnética a ondas gravitacionais e, agora, neutrinos — nos dá uma compreensão mais completa do Universo e importantes novas ideias sobre os mais poderosos objetos e ventos no céu. Esse foi apenas o começo. Agora sabemos de um lugar muito interessante no céu”, declarou.

“Há anos observamos neutrinos, mas não sabíamos de onde vinham e agora estamos começando a conhecer sua origem. O IceCube foi construído justamente para tanto e, por isso, essa é uma época muito empolgante para a astronomia de neutrinos”, afirma Marcos Santander, professor de astrofísica da Universidade do Alabama que ajudou na descoberta. “Estamos começando a fazer astronomia usando outros meios além da luz, combinando as observações eletromagnéticas com outras medidas. Essa é a primeira evidência de que temos uma galáxia emitindo neutrinos, o que significa que, logo, poderemos começar a observar o Universo usando as partículas subatômicas para aprender mais sobre esses objetos de uma forma que seria impossível somente com a luz”, afirma.

"Detectá-los no Cosmos já é incrível, mas identificar uma possível fonte é um triunfo. Esse resultado nos permitirá estudar as mais distantes e poderosas fontes de energia do Universo de uma forma completamente nova”
Paul O’Brien, chefe do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, uma das instituições envolvidas no estudo

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