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Chegaram raios cósmicos extragalácticos à Terra

raios cósmicos

Em um artigo publicado na revista Science, a Colaboração Pierre Auger definitivamente respondeu à questão de saber se partículas cósmicas estão vindo de fora da Via Láctea. O artigo intitulado “Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmicrays above 8 × 1018 eV”, observa que estudar a distribuição das instruções de entrada de raios cósmicos é o primeiro passo para determinar onde as partículas extragalácticas originam.

Os cientistas que colaboram foram capazes de fazer suas gravações usando o maior observatório de raios cósmicos já construído, o Observatório Pierre Auger, na Argentina. Incluídos nesta colaboração estão David Nitz e Brian Fick, professores de Física da Michigan Technological University.

“Estamos agora consideravelmente mais perto de resolver o mistério de onde e como essas partículas extraordinárias são criadas, uma questão de grande interesse para os astrofísicos”, diz Karl-Heinz Kampert, professor na Universidade de Wuppertal, na Alemanha e porta-voz da Colaboração Auger, que envolve mais de 400 cientistas de 18 países.

Raios cósmicos são os núcleos de elementos desde hidrogênio até ferro. Estudá-los dá aos cientistas uma maneira de estudar a matéria de fora do nosso sistema solar e, agora, fora da nossa galáxia. Os raios cósmicos nos ajudam a entender a composição de galáxias e os processos que ocorrem para acelerar os núcleos até quase a velocidade da luz. Ao estudar os raios cósmicos, os cientistas podem vir a compreender quais os mecanismos criam os núcleos.

Astrônomo Carl Sagan disse certa vez:

O nitrogênio em nosso DNA, o cálcio em nossos dentes, o ferro em nosso sangue, o carbono em nossas tortas de maçã foram feitos no interior de estrelas em colapso. Somos feitos de matéria estelar.

Para colocar isto de forma simples, a compreensão sobre os raios cósmicos e de onde eles se originam pode nos ajudar a responder questões fundamentais sobre as origens do Universo, a nossa galáxia e nós mesmos.

Este mapa mostra a colocação dos receptores de superfície na Argentina, para detecção dos raios cósmicos. Crédito: Observatório Pierre Auger

 

Incrivelmente energético e viajando distâncias extremas

É extremamente raro para raios cósmicos com energia superior a dois joules chegarem à Terra; a taxa de sua chegada ao topo da atmosfera é de apenas cerca de um por quilômetro quadrado por ano, o equivalente a um raio cósmico atingindo uma área do tamanho de um campo de futebol cerca de uma vez por século.

Um joule é uma medida de energia; um joule é equivalente a 3,6 milésimos de uma watt-hora. Quando uma única partícula de raio cósmico atinge a atmosfera da Terra, aquela energia é depositada dentro de poucos milionésimos de segundo.

Tais partículas raras são detectáveis porque criam chuvas de elétrons, múons e fótons, e por meio de sucessivas interações com os núcleos na atmosfera. Estas chuvas se espalham, varrendo a atmosfera à velocidade da luz, em uma estrutura do tipo disco, como um gigantesco prato de jantar, vários quilômetros de diâmetro. Elas contêm mais de 10 bilhões de partículas.

No Observatório Pierre Auger, raios cósmicos são detectados através da medição da radiação de luz-electromagnética Cherenkov emitida por partículas carregadas que passam através de um meio, como a água. A equipe mede a luz Cherenkov produzida em um detector, que é uma estrutura de plástico de grandes dimensões contendo 12 toneladas de água. Eles captam um sinal em alguns detectores dentro de uma matriz de 1.600 detectores.

Os detectores são distribuídos por 3.000 quilômetros quadrados perto da cidade de Malargüe, no oeste da Argentina. Os tempos de chegada das partículas nos detectores, medida com os receptores GPS, são utilizados para determinar a direção a partir da qual as partículas vieram, dentro de aproximadamente um grau.

Ao estudar a distribuição das direções de chegada de mais de 30.000 partículas cósmicas, a Colaboração Auger descobriu uma anisotropia, que é a diferença na taxa de chegadas de raios cósmicos, dependendo em qual direção você olha. Isto significa que os raios cósmicos não vêm uniformemente de todas as direções; existe numa direção a partir da qual a taxa é maior.

A anisotropia é significativa em 5,2 desvios-padrão (uma possibilidade de cerca de duas em dez milhões) numa direção em que a distribuição de galáxias é relativamente alta. Embora esta descoberta indica claramente uma origem extragaláctica para as partículas, as fontes específicas dos raios cósmicos são ainda desconhecidas.

A direção aponta à uma vasta área do céu, em vez de fontes específicas, porque mesmo tais partículas energéticas são desviadas por algumas dezenas de graus no campo magnético da nossa galáxia.

Houve raios cósmicos observados com ainda maior energia os usados ​​no estudo Colaboração Pierre Auger, alguns mesmo com a energia cinética da bola de tênis bem impressionado. Como se espera que os desvios de tais partículas a ser menor devido à sua energia mais elevada, as instruções de entrada deve apontar mais próximas dos seus locais de nascimento. Tais raios cósmicos são ainda mais raros e mais estudos estão em curso para fixar para baixo que objetos extragalácticas são as fontes.

O conhecimento da natureza das partículas vai ajudar essa identificação, e o trabalho contínuo sobre este problema é alvejado na atualização do Observatório Auger, a ser concluída em 2018.

 

(Fonte)

E assim, lentamente, vamos desvendando os mistério de nosso Universo.

n3m3

Colaboração: Fátima Eva

 

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