Astrônomos acreditam ter rastreado a origem de uma partícula fantasmagórica e a origem seria uma galáxia extremamente distante. “Shadow Blaster”, é uma galáxia que ganhou esse apelido por ser repleta de poeira, o que a torna quase invisível à luz visível, raios X ou raios gama. Blaster se refere à ideia de que, apesar de sua natureza oculta, a galáxia pode ser uma poderosa fonte de partículas de alta energia e neutrinos. Ela fica a distantes 11 bilhões de anos-luz da Terra.
A partícula fantasmagórica rastreada foi um neutrino, que é uma partícula que é abundante em todo o universo, ganhando a reputação de partículas fantasmas porque não possuem carga elétrica, têm pouca massa e não parecem interagir com outros tipos de matéria.
Supernovas, reações nucleares estelares e a decomposição de partículas pesadas podem criar neutrinos. Mas rastrear exatamente de onde vêm os neutrinos quando detectores como o Observatório de Neutrinos IceCube, na Antártida, alertam para sua presença, tem se mostrado mais difícil para os astrônomos.
“Eles raramente interagem com a matéria, e é por isso que podem viajar pelo universo quase sem serem perturbados”, disse o Dr. Yuji Urata, pesquisador da empresa de pesquisa astronômica MITOS Science Co. Ltd., com sede em Taiwan. “Mesmo quando o IceCube detecta um neutrino de alta energia, a posição no céu geralmente apresenta uma região de incerteza muito maior do que o tamanho de uma galáxia.”
E se a fonte for um objeto que mantém um brilho constante e não apresenta explosões de atividade, localizar a origem do neutrino parece impossível.
Mas o autor principal, Urata, e sua equipe tiveram um golpe de sorte, de acordo com o estudo publicado em 17 de junho na revista Nature Astronomy .
Uma coincidência cósmica iluminou a galáxia Shadow Blaster pouco depois da detecção de um neutrino de alta energia na Terra, sugerindo uma explosão de atividade que levou os pesquisadores diretamente à galáxia — e que pode indicar uma nova maneira de buscar as origens das partículas fantasmas.
Em 2021, o detector IceCube, que possui sensores embutidos nas profundezas do gelo da Antártida, detectou a presença de um neutrino de alta energia — o tipo de neutrino que os cientistas detectam a cada dois ou três anos, afirmou Erik Blaufuss, pesquisador do departamento de física da Universidade de Maryland. Blaufuss não participou do estudo.
O evento que criou o neutrino, denominado IC 210922A, parece ter ocorrido na direção da constelação de Eridanus, e o observatório emitiu um alerta para a comunidade astronômica. Os cientistas realizaram observações de acompanhamento rápidas em diferentes comprimentos de onda da luz para buscar o ponto de origem da partícula.
No entanto, eles não conseguiram detectar nenhuma explosão de estrelas, explosões de raios gama, raios X ou componentes de luz visível que pudessem estar associados ao neutrino.
“Os neutrinos por si só nos dizem que algo energético aconteceu em algum lugar do céu, mas geralmente não nos dizem exatamente qual é a fonte, a que distância ela está ou que tipo de objeto os produziu”, escreveu Urata em um e-mail. “Para responder a essas perguntas, precisamos de luz: observações em ondas de rádio, submilimétricas, infravermelhas, ópticas, de raios X e de raios gama.”
Dias após a divulgação do alerta, Urata e seus colegas realizaram observações com o Telescópio James Clerk Maxwell do Observatório do Leste Asiático, bem como com o Submillimeter Array, ambos localizados perto do topo do Mauna Kea, no Havaí. Eles descobriram uma galáxia rica em formação estelar chamada JCMT0402−0424.
A galáxia tinha trilhões de vezes a luminosidade do nosso Sol em luz infravermelha e estava no local certo para estar potencialmente conectada ao neutrino.
Quando os pesquisadores realizaram observações de acompanhamento adicionais usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array no Chile, perceberam que Shadow Blaster estava localizada atrás de uma lente gravitacional, que é um fenômeno que ocorre quando uma grande galáxia em primeiro plano em uma observação amplia uma galáxia distante atrás dela, agindo como uma lupa cósmica.
“Esse efeito de lente gravitacional ampliou a galáxia e nos permitiu estudar uma região oculta e compacta de formação estelar que, de outra forma, teria sido muito mais difícil de detectar”, disse Urata.
Berçários estelares densos em galáxias, como o da Shadow Blaster, que forma novas estrelas a uma taxa impressionante, podem fornecer o gás, a radiação e os ambientes magnéticos que atuam como aceleradores de partículas para produzir neutrinos, acrescentou ele.
“Galáxias formadoras de estrelas são galáxias que produzem muitas estrelas, algumas das quais são massivas e se extinguem rapidamente, explodindo em supernovas, provavelmente acelerando raios cósmicos no processo”, disse Justin Vandenbroucke, professor do departamento de física e do Centro de Astrofísica de Partículas IceCube de Wisconsin, na Universidade de Wisconsin-Madison. Ele não participou do estudo.
Durante os primórdios do universo, há 10 bilhões de anos, houve uma intensa explosão de formação estelar em galáxias como a Shadow Blaster. Essas galáxias também formaram raios cósmicos, as partículas mais energéticas do universo, capazes de criar neutrinos.
Mas estabelecer a ligação entre neutrinos e galáxias formadoras de estrelas tem sido uma tarefa difícil, visto que a maioria das galáxias é distante e tênue devido à quantidade de poeira que contêm — um ingrediente fundamental na formação de estrelas. Ser capaz de observar o interior da Shadow Blaster com uma lente gravitacional facilitou esse processo, disse Urata.
Galáxias formadoras de estrelas, como a Shadow Blaster, podem ser uma fonte fundamental de neutrinos de alta energia.
“Nossa análise sugere que essa população pode contribuir com até aproximadamente 20% do ruído de fundo difuso de neutrinos observado, medido pelo IceCube”, disse Urata.
Encontrar a galáxia certa nas proximidades de onde o neutrino veio pode ser uma coincidência acidental, observou Vandenbroucke.
Os pesquisadores “estimam que a probabilidade de ser uma coincidência acidental seja de cerca de 1%”, disse ele. “Detectar mais associações desse tipo entre esse tipo de galáxia e neutrinos de alta energia é necessário para estabelecer se elas são de fato fontes de neutrinos.”
Os cientistas também querem saber quais condições dentro de uma galáxia em formação estelar contribuem para a criação de neutrinos.
Observatórios como o ALMA e o Telescópio Espacial James Webb estão mudando a forma como os astrônomos estudam galáxias distantes, empoeiradas e massivas, disse Urata.
“Se algumas dessas galáxias também forem fontes de neutrinos, então os neutrinos podem fornecer uma maneira completamente nova de estudar como as galáxias formaram estrelas, construíram campos magnéticos e aceleraram raios cósmicos quando o universo era jovem”, acrescentou.
O estudo irá motivar a busca por associações mais profundas entre neutrinos e potenciais fontes no futuro, observou Blaufuss.
A detecção de neutrinos por meio de lentes gravitacionais também poderia permitir um estudo mais aprofundado das partículas fantasmas, que continuam sendo um mistério apesar de terem sido detectadas há décadas.
“Os neutrinos proporcionam uma espécie de super visão de raios X, permitindo-nos estudar fenômenos que, de outra forma, estariam ocultos aos nossos telescópios, de forma análoga a como as máquinas de raios X nos permitem ver o interior de pessoas e objetos”, disse Vandenbroucke.
Fonte: CNN
