Mistério da origem dos raios cósmicos é desvendado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2021

A técnica permitirá rastrear os raios cósmicos até sua origem.
[Imagem: Yasuo Fukui et al. - 10.3847/1538-4357/abff4a]

Composição dos raios cósmicos

Muitos se espantam de saber que os raios cósmicos são partículas, e não feixes de energia, mas talvez se espantem ainda mais ao saber que a origem dos raios cósmicos é um dos maiores mistérios da astrofísica.

Agora, astrônomos conseguiram pela primeira vez quantificar quais partículas compõem os raios cósmicos emitidos pelos restos de uma supernova.

Usando uma nova técnica de análise das emissões de rádio, raios X e raios gama, Yasuo Fukui e seus colegas da Universidade de Nagoya, no Japão, conseguiram isolar os componentes de prótons e elétrons desses raios.

Os dados mostraram que pelo menos 70% dos raios de altíssima energia - radiação gama - chegam à Terra na forma de prótons relativísticos, ou seja, núcleos de hidrogênio viajando próximo à velocidade da luz. Os demais 30% são elétrons igualmente energéticos.

Prótons e elétrons cósmicos

Os raios cósmicos são as partículas com a maior energia do Universo, mas sua origem tem sido um grande mistério desde sua descoberta, em 1912. Como os raios cósmicos promovem a evolução química da matéria interestelar, entender sua origem é fundamental para compreender a evolução das galáxias.

Os astrônomos acreditam que os raios cósmicos sejam acelerados por remanescentes de supernovas (o que resta após as explosões de supernovas) e viajam quase à velocidade da luz. O progresso recente nas observações de raios gama de fato revelou que muitos remanescentes de supernovas emitem raios gama em energias na faixa dos TeV (teraeletronvolts).

Se os raios gama forem produzidos por prótons, isto permite verificar a origem dos raios cósmicos - de qual remanescente de supernova eles vieram. No entanto, os elétrons também entram na composição dos raios gama, o que torna necessário determinar se a origem do próton ou do elétron é dominante e medir a razão entre os dois ingredientes.

Os resultados deste estudo fornecem evidências convincentes de raios gama originados do componente protônico, confirmando que os raios cósmicos galácticos são produzidos por remanescentes de supernovas.

Os resultados também demonstram que os raios gama dos prótons são dominantes em regiões interestelares ricas em gás, enquanto os raios gama dos elétrons são mais acelerados nas regiões pobres em gás, confirmando que os dois mecanismos trabalham juntos e dando suporte às previsões teóricas.

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