Em 1991 o experimento Fly's Eye da Universidade de Utah detectou o raio cósmico de maior energia já observado. Mais tarde chamada de partícula “Oh-My-God”, a energia do raio cósmico chocou os astrofísicos. Nada na nossa galáxia tinha o poder de produzi-lo, e a partícula tinha mais energia do que teoricamente seria possível para os raios cósmicos de outras galáxias. Em suma, a partícula não deveria existir.
Um Raio Cósmico Extremamente Poderoso Atingiu a Terra, Mas Não Sabemos Sua Origem
— UFOS ONLINE 👽🛸 (@rroehe) November 24, 2023
An Extremely Powerful Cosmic Ray Hit Earth, But We Don't Know Its Origin#raio #cosmico #TERRA #Cosmic #ray #earth
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Desde então o Telescope Array Project – uma colaboração internacional que envolve instituições de investigação e educação no Japão, nos Estados Unidos, na Rússia, na Coreia do Sul e na Bélgica – observou mais de 30 raios cósmicos de energia ultra-alta, embora nenhum tenha chegado perto da energia da partícula Oh-My-God...
Em 27 de maio de 2021, porém, o projeto detectou o segundo raio cósmico de energia extremamente alta. A 2,4 x 1020eV, a energia desta única partícula subatômica é equivalente a deixar cair um tijolo no dedo do pé, na altura da cintura.
Origem Misteriosa
Liderado pela Universidade de Utah (THEU) e pela Universidade de Tóquio, o Telescópio Array consiste em 507 estações de detecção de superfície dispostas numa grelha que cobre 700 km² fora de Delta, Utah, no deserto ocidental do estado. O evento ativou 23 detectores na região Noroeste, abrangendo 48 km². A direção de chegada deles parecia ser do Vazio Local – uma área vazia do espaço que faz fronteira com a Via Láctea.
As partículas têm uma energia tão elevada que não deveriam ser afetadas por campos magnéticos galácticos e extragalácticos. Você deve ser capaz de apontar de onde eles vêm no céu”, disse John Matthews, co-porta-voz do Array Telescope na THEU e co-autor do estudo. "Mas no caso da partícula Oh-My-God e desta nova partícula traçamos a sua trajetória até à sua origem e não há nada suficientemente energético para a ter produzido. Essa é a questão: o que diabos está acontecendo?
Na sua observação publicada em 23 de novembro de 2023 na revista Science , a colaboração internacional do Array Telescope descreve o raio cósmico de ultra-alta energia, avalia as suas características e conclui que este fenómeno raro pode seguir-se à física de partículas desconhecida pela ciência.
Os pesquisadores a chamaram de partícula Amaterasu em homenagem à deusa do sol na mitologia japonesa. As partículas Oh-My-God e Amaterasu foram detectadas usando diferentes técnicas de observação, confirmando que – embora raros – estes eventos de energia ultra-elevada são reais.
“Esses eventos parecem vir de lugares completamente diferentes no céu. “Não é como se houvesse uma fonte misteriosa”, disse John Belz, professor da THEU e coautor do estudo. «Podem ser defeitos na estrutura do espaço-tempo, cordas cósmicas em colisão. Quer dizer, estou lançando ideias malucas que as pessoas estão propondo porque não há uma explicação convencional.
O que são raios cósmicos?
Os raios cósmicos são ecos de eventos celestes violentos que despojaram a matéria até às suas estruturas subatómicas e a lançaram através do Universo quase à velocidade da luz. Essencialmente, os raios cósmicos são partículas carregadas com uma ampla gama de energias que consistem em prótons positivos, elétrons negativos ou núcleos atômicos inteiros que viajam pelo espaço e caem na Terra quase constantemente.
Os raios cósmicos atingem a atmosfera superior da Terra e quebram o núcleo do gás oxigênio e nitrogênio, gerando muitas partículas secundárias. Estas percorrem uma curta distância na atmosfera e repetem o processo, formando uma chuva de bilhões de partículas secundárias que se dispersam em direção à superfície. A área ocupada por esta chuva secundária é enorme e requer detectores para cobrir uma área tão grande quanto o Array Telescope. Os detectores de superfície usam uma série de instrumentos que fornecem aos pesquisadores informações sobre cada raio cósmico – o tempo do sinal mostra sua trajetória e o número de partículas carregadas que chegam a cada detector revela a energia da partícula primária.
Como as partículas são carregadas sua trajetória de vôo se assemelha a uma bola em uma máquina de pinball enquanto ziguezagueiam contra os campos eletromagnéticos através da radiação cósmica de fundo. É quase impossível traçar o caminho da maioria dos raios cósmicos que estão na extremidade inferior ou média do espectro de energia. Mesmo os raios cósmicos de alta energia são distorcidos pela radiação de fundo das micro-ondas. Partículas com energia Oh-My-God e Amaterasu passam pelo espaço intergaláctico relativamente sem curvas. Somente os eventos celestiais mais poderosos podem produzi-los.
“O que as pessoas consideram energético, como as supernovas, está longe de ser suficientemente energético para isso. “São necessárias enormes quantidades de energia e campos magnéticos realmente elevados para confinar a partícula à medida que ela acelera”, explicou Matthews.
Limite Greisen-Zatsepin-Kuzmin
Os raios cósmicos de energia ultra-alta devem exceder 5 x 1019 eV. Isso significa que uma única partícula subatômica carrega a mesma energia cinética que um arremesso rápido de um jogador de beisebol da liga principal e tem dezenas de milhões de vezes mais energia do que qualquer acelerador de partículas feito pelo homem pode alcançar.
Os astrofísicos calcularam este limite teórico, conhecido como limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK), como a energia máxima que um próton pode ter viajando longas distâncias antes que os efeitos das interações com a radiação de fundo em micro-ondas esgotem sua energia. Candidatos a fontes conhecidas, como núcleos galácticos ativos ou buracos negros com discos de acreção que emitem jatos de partículas tendem a estar a mais de 160 milhões de anos-luz de distância da Terra. A energia da nova partícula de 2,4 x 1020 eV e a do raio cósmico Oh-My-God de 3,2 x 1020 eV excedem facilmente o limite.
Os pesquisadores também estão analisando a composição dos raios cósmicos em busca de pistas sobre suas origens. Uma partícula mais pesada, como os núcleos de ferro, é mais pesada, tem mais carga e é mais suscetível à flexão em um campo magnético do que uma partícula mais leve composta de prótons de um átomo de hidrogênio. A nova partícula provavelmente será um próton. A física das partículas indica que um raio cósmico com energia além do limite GZK é demasiado poderoso para que a radiação de fundo em micro-ondas distorça o seu caminho, mas à medida que recua, o seu caminho aponta para o espaço vazio.
“Talvez os campos magnéticos sejam mais fortes do que pensávamos, mas isso vai contra outras observações que mostram que eles não são fortes o suficiente para produzir curvatura significativa nessas energias de dez elevado a vigésimo elétron-volt”, disse Belz. "É um verdadeiro mistério." Fonte
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