Neutrinos fornecem nova visão do núcleo ativo de uma galáxia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2022

O Observatório IceCube é um incrível laboratório de um quilômetro cúbico construído no meio do gelo da Antártica. Quando um neutrino interage com moléculas no gelo, ele produz partículas secundárias que deixam um rastro de luz azul enquanto viajam pelo detector.
[Imagem: Nicolle R. Fuller/IceCube/NSF]

Fonte de neutrinos

Há mais de dez anos, o Observatório IceCube, na Antártida, vem monitorando os neutrinos extragalácticos que chegam à Terra.

Ele já detectou o antineutrino do elétron, identificou partículas exóticas que não se encaixam no Modelo Padrão, descobriu neutrinos vindos de um acelerador cósmico, e ainda se juntou aos demais experimentos que não detectaram qualquer sinal de matéria escura.

Agora, ao avaliar os dados do observatório, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, descobriu uma fonte de irradiação de neutrinos de alta energia na galáxia ativa NGC 1068, também conhecida como Messier 77.

Um núcleo ativo de galáxia é um buraco negro gigante, mas sua extraordinária atividade ainda é um enigma para os cientistas. "Hoje ainda não sabemos exatamente quais processos ocorrem lá," destaca a astrônoma Elisa Resconi, membro da equipe.

Bem, agora ao menos uma coisa que acontece lá nós já sabemos: No núcleo ativo Messier 77 há uma fonte de neutrinos de alta energia, arremessando essas partículas quase sem massa pelo Universo afora.

Imagem do Hubble da galáxia espiral NGC 1068, ou Messier 77.
[Imagem: NASA/ESA/A. van der Hoeven]

Astronomia de neutrinos

Mais do que a descoberta de uma fonte de neutrinos, esta pode ser a janela que os astrônomos e astrofísicos precisavam para tentar elucidar os próprios núcleos galácticos hiperativos.

Acontece que é muito difícil estudar os centros ativos das galáxias usando telescópios que detectam luz visível ou radiação gama ou raios X, porque nuvens de poeira cósmica e plasma quente no entorno do núcleo absorvem essas radiações. Mas os neutrinos conseguem escapar dessas regiões infernais nas bordas dos buracos negros porque não têm carga elétrica e quase nenhuma massa - eles permeiam o espaço sem serem absorvidos ou desviados por campos eletromagnéticos.

É claro que isto também os torna muito difíceis de detectar, mas o IceCube está fazendo seu trabalho e nos dando as primeiras informações. Foi necessário mais de uma década de observações e o desenvolvimento de novos métodos estatísticos para que a equipe finalmente conseguisse separar o sinal muito fraco dos neutrinos do forte ruído de fundo criado por impactos de partículas da atmosfera terrestre. Mas valeu a pena.

"A avaliação estatística mostra um aglomerado altamente significativo de impactos de neutrinos vindo da direção da galáxia ativa NGC 1068. Isso significa que podemos assumir com uma probabilidade próxima da certeza que a radiação de neutrinos de alta energia vem dessa galáxia," disse Theo Glauch, membro da equipe.

Mas como e onde os neutrinos são gerados lá? "Temos um cenário claro. Acreditamos que os neutrinos de alta energia são o resultado da aceleração extrema que a matéria na vizinhança do buraco negro sofre, elevando-a a energias muito altas. Sabemos a partir de experimentos com aceleradores de partículas que prótons de alta energia geram neutrinos quando colidem com outras partículas. Em outras palavras: encontramos um acelerador cósmico," disse Resconi.

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