Descoberto um Pevatron, o maior acelerador natural de partculas conhecido

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/03/2024

PeVatron

O observatrio LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) descobriu uma estrutura gigante de bolhas de raios gama de ultra-alta energia em uma regio de formao estelar na constelao do Cisne.

o primeiro registro da origem de raios csmicos com energia superior a 10 peta-eltron-volts (10¹⁵ eltron-volts).

Os raios csmicos so partculas carregadas do espao sideral, compostas principalmente de ncleos de hidrognio e hlio. Sua origem uma das questes mais importantes da astrofsica moderna.

As medies de raios csmicos feitas nas ltimas dcadas revelaram um hiato em torno de 1 PeV no espectro de energia (ou seja, a distribuio da abundncia de raios csmicos em funo da energia das partculas). Essa quebra chamada de “joelho” do espectro de energia dos raios csmicos, devido ao seu formato semelhante a uma articulao do joelho quando os dados so plotados em um grfico.

Os cientistas acreditam que os raios csmicos com energia inferior ao joelho se originam de objetos astrofsicos dentro da Via Lctea, e a existncia do joelho tambm indica que o limite de energia para acelerar prtons da maioria das fontes de raios csmicos na Via Lctea est em torno de alguns PeVs. No entanto, a origem dos raios csmicos na regio do joelho ainda um mistrio no resolvido e um dos tpicos mais intrigantes na rea.

O observatrio LHAASO detectou agora uma estrutura gigante, uma bolha emitindo raios gama de ultra-alta energia na regio de formao estelar Cygnus, com mltiplos ftons excedendo 1 PeV dentro da estrutura, com a energia mais alta atingindo 2,5 PeV, indicando a presena de um super acelerador de raios csmicos dentro da bolha. Pelos clculos da equipe, esse acelerador csmico natural acelera continuamente partculas de raios csmicos a energias de at 20 PeVs e as arremessa rumo ao espao interestelar, motivo pelo qual os cientistas esto chamando o acelerador de “Pevatron”.

O superacelerador csmico est na constelao do Cisne.
[Imagem: LHAASO Colab. – 10.1016/j.scib.2023.12.040]

Raios csmicos de alta energia

Os raios csmicos de alta energia colidem com o gs interestelar, produzindo raios gama. A intensidade desses ftons de raios gama est claramente correlacionada com a distribuio do gs circundante, e o aglomerado estelar massivo (a associao OB, Cygnus OB2) perto do centro da bolha, o candidato mais promissor para o super acelerador de raios csmicos – Cygnus OB2 composta por muitas estrelas jovens, quentes e massivas, com temperaturas de superfcie superiores a cerca de 35.000 C (estrelas do tipo O) e 15.000 C (estrelas do tipo B).

A luminosidade dessas estrelas de centenas a milhes de vezes a do Sol, e a enorme presso da radiao sopra para longe o material da sua superfcie, formando ventos estelares dinmicos com velocidades de at milhares de quilmetros por segundo. A coliso dos ventos estelares com o meio interestelar circundante e a violenta coliso entre os ventos estelares criaram locais ideais para uma acelerao eficiente das partculas.

Este o primeiro superacelerador de raios csmicos descoberto Com o aumento do tempo de observao, espera-se que o LHAASO detecte mais superaceleradores de raios csmicos e, eventualmente, resolva o mistrio da origem dos raios csmicos na Via Lctea.

Viso geral do observatrio LHAASO.
[Imagem: LHAASO Collaboration/Divulgao]

LHAASO

O observatrio LHAASO uma infraestrutura cientfica e tecnolgica focada na pesquisa de raios csmicos, localizada a uma altitude de 4.410 metros no Monte Haizi, provncia de Sichuan, na China.

um conjunto composto por uma matriz terrestre de um quilmetro quadrado, com 5.216 detectores de partculas eletromagnticas e 1.188 detectores de mons, um conjunto de detectores Cherenkov de gua de 78.000 metros quadrados e 18 telescpios Cherenkov de grande angular. o detector de raios gama de ultra-alta energia mais sensvel do mundo.

A instalao adota um modelo universal de cooperao internacional, com o compartilhamento aberto de plataformas de instalaes e dados observacionais. Atualmente, 32 instituies de pesquisa astrofsica de todo o mundo fazem parte da colaborao internacional do LHAASO, com aproximadamente 280 membros. O observatrio foi concludo em julho de 2021, e vem coletando dados desde ento.

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