Enigma Cósmico: Detecção sem precedentes de uma partícula espacial de energia ultra-alta por um conjunto de telescópios sem uma origem clara

por Henrik Andersen
4 comentários
High-Energy Cosmic Ray

A representação de um artista retrata o raio cósmico altamente energético chamado “partícula Amaterasu”, detectado pelo conjunto de detectores de superfície do experimento Telescope Array. Esta ilustração é creditada à Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT e a Ryuunosuke Takeshige da Universidade de Kyoto.

A recente identificação de um raio cósmico de energia ultra-alta pelo experimento Telescope Array apresenta um enigma quanto à sua origem. Esta detecção aponta para um vazio cósmico, colocando desafios significativos às teorias existentes sobre a origem dos raios cósmicos e à compreensão da física de altas energias.

Revelação de uma notável partícula transportada pelo espaço

A equipe experimental do Telescope Array relatou a descoberta de um raio cósmico com energia extraordinária. Esta partícula, originária de fora da nossa galáxia, possui um nível de energia incrível superior a 240 exa-elétron-volts (EeV). No entanto, a sua origem permanece um mistério, uma vez que a trajetória da sua chegada não se alinha com nenhum corpo astronómico reconhecido.

O enigma dos raios cósmicos de alta energia

Os raios cósmicos são partículas subatômicas do espaço, sendo os raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECRs) particularmente raros e poderosos. Esses UHECRs têm energias superiores a 1 EeV, cerca de um milhão de vezes mais do que o alcançado pelos aceleradores de partículas feitos pelo homem. Acredita-se que resultem dos eventos mais energéticos do universo, como buracos negros, explosões de raios gama e núcleos galácticos ativos. No entanto, a física e os mecanismos que impulsionam a sua aceleração não são completamente compreendidos. A sua raridade – menos de uma partícula por século e por quilómetro quadrado – torna a sua detecção excepcionalmente incomum e requer instrumentos com extensas áreas de recolha.

A representação de um artista contrasta a astronomia de raios cósmicos de energia ultra-alta com raios cósmicos mais fracos afetados por campos eletromagnéticos. Os créditos vão para a Universidade Metropolitana de Osaka, Universidade de Kyoto e Ryuunosuke Takeshige.

A descoberta única do conjunto de telescópios

Em 27 de maio de 2021, o experimento Telescope Array (TA), um vasto conjunto de detectores de superfície em Utah cobrindo 700 quilômetros quadrados, identificou com sucesso um UHECR com uma energia sem precedentes de cerca de 244 EeV.

A extraordinária energia desta partícula implica que ela deveria ter sofrido um desvio mínimo devido à intervenção de campos magnéticos, sugerindo uma correlação mais direta com a sua fonte. No entanto, a sua direção de chegada não corresponde a nenhuma galáxia fonte conhecida ou outras fontes potenciais de UHECR.

A sua trajetória remonta a um vazio cósmico na estrutura de grande escala do Universo – uma área escassa de galáxias. Esta descoberta pode sugerir uma deflexão magnética mais significativa do que os atuais modelos de campo magnético galáctico prevêem, uma fonte não descoberta na área extragaláctica local, ou uma lacuna na nossa compreensão da física de partículas de alta energia.

Leitura adicional:

  • O encontro da Terra com uma partícula desconhecida de energia extremamente alta
  • Astrônomos perplexos com o misterioso raio cósmico de ultra-alta energia

Referência: “Um raio cósmico extremamente energético observado por um conjunto de detectores de superfície” pela Telescope Array Collaboration*†, et al., publicado em 23 de novembro de 2023 na Science.
DOI: 10.1126/science.abo5095

Perguntas frequentes (FAQs) sobre o raio cósmico de alta energia

Qual foi a descoberta significativa feita pelo experimento Telescope Array?

O experimento Telescope Array detectou um raio cósmico de energia ultra-alta, denominado “partícula Amaterasu”, que se originou além de nossa galáxia e tem um nível de energia superior a 240 exa-elétron-volts (EeV). Esta descoberta é significativa devido à sua alta energia e ao mistério que envolve a sua origem, pois aponta para um vazio cósmico.

Por que a fonte do raio cósmico de alta energia é um mistério?

A origem deste raio cósmico é um mistério porque a sua trajetória não se alinha com nenhum corpo ou evento astronômico conhecido. A direção de sua chegada aponta para um vazio cósmico, uma região com muito poucas galáxias, o que desafia as teorias atuais e a compreensão das origens dos raios cósmicos e da física de altas energias.

O que são raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECRs)?

Os raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECRs) são partículas carregadas subatômicas extremamente raras e poderosas do espaço. Eles possuem energias acima de 1 exa-elétron-volt (EeV), que é cerca de um milhão de vezes maior que as energias alcançadas pelos aceleradores de partículas feitos pelo homem. Acredita-se que as UHECRs se originam dos fenômenos mais energéticos do Universo, como buracos negros, explosões de raios gama e núcleos galácticos ativos.

O que torna a detecção desses raios cósmicos de alta energia um desafio?

A detecção de raios cósmicos de alta energia como o descoberto pelo Telescope Array é um desafio devido à sua natureza pouco frequente – estimada em menos de uma partícula por século por quilómetro quadrado. Esta raridade requer instrumentos com vastas áreas de recolha para capturar tais eventos raros.

Como o experimento Telescope Array contribui para a pesquisa astrofísica?

O experimento Telescope Array, com seu conjunto de detectores de superfície em grande escala em Utah, contribui significativamente para a pesquisa astrofísica ao detectar raios cósmicos raros e altamente energéticos. Estas detecções fornecem dados valiosos que podem desafiar e refinar as teorias existentes sobre a física das partículas de alta energia e as origens dos raios cósmicos, melhorando a nossa compreensão do universo.

Mais sobre o Raio Cósmico de Alta Energia

  • Visão geral do projeto Telescope Array
  • Compreendendo os raios cósmicos
  • Pesquisa em astrofísica de alta energia
  • Fenômenos do Vazio Cósmico
  • Aceleradores de partículas avançados

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4 comentários

MarkusL Dezembro 21, 2023 - 1:46 am

Devo dizer que os níveis de energia de que estamos falando aqui são simplesmente alucinantes, 240 EeV, você consegue imaginar isso? é como se fosse um nível totalmente novo de energia.

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Sam_o_espaço_nerd Dezembro 21, 2023 - 7:56 am

ok, mas a verdadeira questão é: qual poderia ser a fonte de uma partícula de tão alta energia, se ela não estiver apontando para nenhum objeto astronômico conhecido, isso com certeza vai me manter acordado à noite.

Responder
Helena R. Dezembro 21, 2023 - 10:32 pm

é por isso que adoro a pesquisa espacial. Justamente quando você pensa que já descobriu tudo, o universo lança uma bola curva em você. Mal posso esperar para ver o que eles descobrirão a seguir sobre esses raios cósmicos.

Responder
Jessie K. Dezembro 21, 2023 - 10:34 pm

uau, isso é uma coisa muito legal, quero dizer, detectar um raio cósmico que aponta para um vazio no espaço? isso parece saído de um filme de ficção científica.

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