Primeiro mapa da Via Lctea vista em neutrinos

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/06/2023

Galxia vista em matria

Se seus olhos enxergassem neutrinos, em vez da nossa conhecida luz visvel, voc veria uma Via Lctea muito escura.

Foi o que revelou o primeiro mapa da nossa galxia vista no atravs de energia eletromagntica, mas de matria – neutrinos so frmions, a classe dos eltrons, prtons e quarks que formam os ncleos atmicos.

Por algum tempo chamadas de “partculas fantasmas”, tamanha a dificuldade de sua deteco, essas partculas invisveis na verdade existem em grandes quantidades, mas interagem to pouco com qualquer outra coisa que passam direto pela Terra sem serem detectadas.

Algumas delas, contudo, podem ser rastreadas por observatrios muito especiais, como o IceCube, que detecta os sinais sutis de neutrinos de alta energia vindos do espao usando milhares de sensores enterrados em um quilmetro cbico de gelo claro e intocado na Antrtica.

Enquanto seus olhos se enchem de ftons to logo voc olhe em qualquer direo iluminada, os sensores conseguem detectar uma quantidade muito pequena de neutrinos, o que explica porque o mapa tem to baixa resoluo.

Mas olhar a Via Lctea em neutrinos trouxe uma surpresa.

Origem dos neutrinos

Alm do desafio j enorme de meramente detectar neutrinos e distingui-los de outros tipos de partculas interestelares, necessrio determinar de onde eles vieram.

Quando os neutrinos interagem com o gelo abaixo do IceCube, esses raros encontros produzem padres fracos de luz, que o IceCube consegue detectar. Alguns padres de luz so altamente direcionais e apontam claramente para uma rea especfica do cu, permitindo que os pesquisadores determinem a origem dos neutrinos. Essas interaes foram a base para a descoberta, em 2022, de neutrinos que vieram de outra galxia, a 47 milhes de anos-luz de distncia.

“Outras interaes so muito menos direcionais e produzem ‘bolas de luz’ em cascata no gelo,” conta a pesquisadora Naoko Kurahashi Neilson, da Universidade de Drexel, nos EUA, cuja equipe se incumbiu de desmontar essas bolas. Isso exigiu desenvolver um algoritmo de aprendizado de mquina que comparou a posio relativa, tamanho e energia de mais de 60.000 dessas cascatas de luz geradas por neutrinos captados pelo IceCube ao longo de 10 anos.

O algoritmo produziu uma imagem mostrando pontos brilhantes correspondentes a locais na Via Lctea que se suspeitava que emitissem neutrinos. Esses locais estavam em locais onde se acreditava que os raios gama observados eram subprodutos de colises entre raios csmicos e gs interestelar, que teoricamente tambm deveriam produzir neutrinos – o processo conhecido como emisso difusa, ou seja, neutrinos gerados pela desintegrao dos raios csmicos galcticos.

Via Lctea escura

Se os dados de localizao batem com o que j sabamos sobre nossa galxia, sobre a origem dos raios csmicos e dos neutrinos, tambm trouxe uma surpresa: A Via Lctea parece particularmente escura quando vista em neutrinos.

“O que intrigante que, ao contrrio do caso da luz de qualquer comprimento de onda, nos neutrinos, o Universo supera as fontes prximas em nossa prpria galxia,” disse Francis Halzen, da Universidade de Wisconsin, nos EUA.

Em outras palavras, o IceCube detectou muito mais neutrinos vindos de outras galxias do que neutrinos vindos da nossa prpria galxia. De fato, dependendo do local, a Via Lctea de 10 a 100 vezes mais escura em neutrinos do que a mdia das galxias distantes.

Esta pode ser uma pista importante para resolver o mistrio de exatamente onde e como os raios csmicos de alta energia e os neutrinos so produzidos. “Uma implicao que nossa galxia no hospedou o tipo de fonte que produziu a maior parte dos neutrinos de alta energia nos ltimos milhes de anos, que aproximadamente o tempo desde a ltima atividade de jato do buraco negro da nossa prpria galxia,” disse Ke Fang, outro membro da Colaborao IceCube.

Para mapear os contornos da Via Lctea em neutrinos em uma boa resoluo, no entanto, ser necessrio esperar por muitos mais anos de coleta de dados. Embora o observatrio IceCube registre bilhes de eventos a cada ano, apenas uma frao muito pequena deles (1 em 100 milhes de eventos registrados) devido a neutrinos do espao.

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