Novas descobertas publicadas esta semana na ‘Physical Review Letters’ sugerem que os raios cósmicos de carbono, oxigênio e hidrogênio viajam pela galáxia em direção à Terra de maneira semelhante, mas, surpreendentemente, o ferro chega ao planeta de maneira diferente.

Aprender mais sobre como os raios cósmicos se movem pela galáxia ajuda a resolver uma questão fundamental e persistente na astrofísica: como a matéria é gerada e distribuída pelo Universo?

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“Então o que essa descoberta significa?” pergunta John Krizmanic, um cientista sênior do Centro de Ciência e Tecnologia Espacial da UMBC (CSST). “Esses são indicadores de que algo interessante está acontecendo. E o que é esse algo interessante, teremos que ver”, completa o pesquisador.

Raios cósmicos podem viajar através da galáxia de forma diferente

Os raios cósmicos são núcleos atômicos – átomos desprovidos de seus elétrons – que estão constantemente zunindo pelo espaço quase à velocidade da luz. Eles entram na atmosfera da Terra com energias extremamente altas. Informações sobre esses raios cósmicos podem dar aos cientistas pistas sobre de onde eles vieram na galáxia e que tipo de evento os gerou.

Um instrumento na Estação Espacial Internacional (ISS) chamado Telescópio Eletrônico Calorimétrico (CALET) vem coletando dados sobre raios cósmicos desde 2015. Os dados incluem detalhes como quantos e quais tipos de átomos estão chegando e quanta energia eles estão chegando. As equipes americanas, italianas e japonesas que gerenciam o CALET colaboraram com a nova pesquisa.

Os raios cósmicos chegam à Terra de outras partes da galáxia com uma grande variedade de energias – de 1 bilhão de volts a 100 bilhões de bilhões de volts. O instrumento CALET é um dos poucos no espaço que é capaz de fornecer detalhes sobre os raios cósmicos que detecta.

Um gráfico chamado espectro de raios cósmicos mostra quantos raios cósmicos estão chegando ao detector em cada nível de energia. Os espectros dos raios cósmicos de carbono, oxigênio e hidrogênio são muito semelhantes, mas a principal descoberta do novo artigo é que o espectro do ferro é significativamente diferente.

Foto inédita divulgada pela Nasa mostra "processo violento" de energia no centro da Via Láctea
Imagem:Nasa

Existem várias possibilidades para explicar as diferenças entre o ferro e os três elementos mais leves. Os raios cósmicos podem acelerar e viajar através da galáxia de forma diferente.

“Algo que precisa ser enfatizado é que a maneira como os elementos chegam das fontes a nós é diferente, mas pode ser que as fontes também sejam diferentes”, acrescenta Michael Cherry, professor emérito de física da Louisiana State University (LSU) e um co-autor no novo artigo.

Os cientistas geralmente acreditam que os raios cósmicos se originam de estrelas em explosão (supernovas), mas estrelas de nêutrons ou estrelas muito massivas podem ser outras fontes potenciais.

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Por que medir os raios cósmicos?

Medir os raios cósmicos dá aos cientistas uma visão única dos processos de alta energia que acontecem em lugares distantes. Os raios cósmicos que chegam a CALET representam “a matéria de que somos feitos. Somos feitos de poeira estelar”, diz Cherry. “E fontes energéticas, como supernovas, ejetam esse material de seus interiores, para a galáxia, onde é distribuído, forma novos planetas, sistemas solares e … nós.”

“O estudo dos raios cósmicos é o estudo de como o universo gera e distribui matéria, e como isso afeta a evolução da galáxia”, acrescenta Krizmanic. “Então, na verdade, é estudar a astrofísica desse motor que chamamos de Via Láctea que está lançando todos esses elementos ao redor”, completa.

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