Os cientistas fizeram um grande avanço na compreensão da origem de uma das partículas mais poderosas já detectadas: a partícula “Amaterasu”. Nomeado em homenagem à deusa japonesa do Sol, este raio cósmico transporta surpreendentes 40 milhões de vezes mais energia do que as partículas produzidas no maior acelerador do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC). A descoberta lança luz sobre os eventos extremos que aceleram a matéria a velocidades inimagináveis e pode ajudar a identificar as regiões mais violentas do Universo.
O quebra-cabeça dos raios cósmicos de ultra-alta energia
Os raios cósmicos são partículas carregadas de alta energia que bombardeiam constantemente a Terra a partir do espaço. A partícula Amaterasu, detectada em 2021, é a segunda mais energética já observada — superada apenas pela lendária partícula “Oh-My-God” detectada em 1991. Esses níveis extremos de energia são excepcionalmente raros, levando os cientistas a investigar suas fontes: principalmente, restos de explosões de supernovas e os ambientes caóticos em torno de buracos negros supermassivos nos centros das galáxias.
O enigma se aprofundou porque Amaterasu parecia ter se originado do “Vazio Local”, uma região vasta e quase vazia do espaço. O vazio não possui as condições densas e violentas normalmente associadas à aceleração de partículas de alta energia, tornando a sua origem ainda mais desconcertante.
Novos pontos de análise além do vazio
As pesquisadoras Francesca Capel e Nadine Bourriche, do Instituto Max Planck de Física, desafiaram essa suposição. Usando uma nova abordagem baseada em dados, eles encontraram evidências de que Amaterasu provavelmente não se originou no Vazio Local, mas em uma galáxia próxima de formação de estrelas. Especificamente, a sua análise sugere uma forte probabilidade de que a partícula tenha sido lançada de M82, uma galáxia relativamente próxima e em formação ativa.
O método da equipe combinou simulações realistas baseadas na física com dados observacionais usando uma técnica estatística chamada Computação Bayesiana Aproximada em três dimensões. Esta técnica comparou os caminhos previstos dos raios cósmicos de alta energia, tendo em conta a influência dos campos magnéticos, com observações reais para determinar as localizações de origem mais prováveis.
Implicações para a compreensão de eventos cósmicos extremos
As implicações vão além da solução do mistério do Amaterasu. Ao identificar potenciais fábricas de raios cósmicos, os cientistas podem compreender melhor como o Universo acelera a matéria a energias tão extremas. Este conhecimento também poderia revelar insights sobre o comportamento da matéria sob condições muito além de qualquer coisa alcançável em laboratórios.
“A exploração dos raios cósmicos de energia ultra-elevada ajuda-nos a compreender melhor como o Universo pode acelerar a matéria a tais energias, e também a identificar ambientes onde podemos estudar o comportamento da matéria em condições tão extremas,” disse Capel.
A equipa de investigação está agora focada em refinar os seus métodos de análise estatística para maximizar o potencial dos dados existentes, visando uma compreensão ainda mais profunda das forças que moldam as partículas mais energéticas do Universo. Este trabalho ajudará a desvendar os segredos dos ambientes mais violentos do cosmos.
