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Cientistas rastreiam partícula fantasma de alta energia até a galáxia ‘Shadow Blaster’
Os astrônomos rastrearam uma “partícula fantasma” de alta energia até Shadow Blaster, uma galáxia de formação de estrelas localizada a 11 bilhões de anos-luz de distância. Isso significa que esta partícula, um neutrino, tem viajado até nós desde que o Universo com 13,8 mil milhões de anos tinha cerca de 3 mil milhões de anos.
A descoberta oferece a primeira evidência de que a formação de estrelas galáxias como Shadow Blaster desempenham um papel significativo no povoamento do universo com misteriosos fantasmas cósmicos de alta energia-neutrinos. Essas partículas recebem esse apelido assustador porque, possuindo praticamente nenhuma massa e nenhuma carga elétrica, elas passam pela matéria com pouca ou nenhuma interação enquanto se movem quase a uma velocidade próxima. velocidade da luz. Para contextualizar, ao ler a frase anterior, mais de 65 bilhões de neutrinos passaram por cada centímetro quadrado do seu corpo; isso é cerca de 100 bilhões por centímetro quadrado.
Apesar da dificuldade associada à detecção de tais partículas, a humanidade tem detectado neutrinos desde a década de 1960, mas apenas algumas fontes destas partículas foram identificadas. Os neutrinos são as segundas partículas mais abundantes no cosmos depois dos fótons, partículas de luz, e as fontes identificadas estão longe de ser suficientes para explicar esta abundância. Isso levou à procura de outras fontes ocultas de neutrinos, especialmente aquelas que podem acelerar os neutrinos a altas energias. Agora, essa caçada levou à identificação da incrivelmente brilhante galáxia Shadow Blaster, oficialmente designada JCMT0402-0424, que brilha no infravermelho, como uma potencial fonte de neutrinos.
“Shadow Blaster possui o tipo de ambiente denso e rico em gás que os modelos teóricos há muito sugerem que poderia produzir neutrinos de alta energia com eficiência”, Yuji Urata da MITOS Science Co., LTD. em Taiwan disse em um comunicado. “Se confirmado, Shadow Blaster seria a primeira galáxia individual empoeirada com formação de estrelas diretamente ligada a um evento de neutrinos de alta energia.”
Até agora, não existem outros candidatos credíveis como fontes potenciais para este neutrino de alta energia, designado IC 210922A.
Perseguindo fantasmas
Os astrônomos foram alertados para a existência do IC 210922A há meia década, quando este evento de neutrinos de alta energia foi detectado pelo Observatório de Neutrinos IceCube, localizado na Antártica. Isto fez com que a comunidade astronómica vasculhasse o espaço na direção da constelação de Eridanus em busca de fontes potenciais para uma contrapartida eletromagnética deste evento com uma série de telescópios. Isto não revelou nenhuma contrapartida convincente em raios gama, raios X ou óptica para a detecção de neutrinos, nem poderia qualquer explosão de raios gama, supernova ou evento de perturbação de maré (no qual um buraco negro destrói violentamente uma estrela) ser ligado ao IC 210922A.
Urata e colegas começaram a sua pesquisa pessoal com o Telescópio James Clerk Maxwell (JCMT), operado pelo Observatório do Leste Asiático, e o Submillimeter Array (SMA), descobrindo Shadow Blaster, uma galáxia na posição certa e com o nível certo de brilho para ser associada ao IC 210922A. A equipe seguiu com uma investigação usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma coleção de 66 antenas de ondas de rádio no norte do Chile.
A detecção desta galáxia foi possível porque ela possui fortes lentes gravitacionais. Lente gravitacional é um fenômeno que ocorre quando um objeto de grande massa fica entre a Terra e uma fonte de fundo distante, curvando a estrutura do espaço-tempo. À medida que a luz da fonte de fundo navega nesta curvatura, o seu caminho é curvo. Isso faz com que a luz da fonte objetivada chegue em momentos diferentes aos nossos telescópios, fazendo com que ela seja amplificada.
No caso do Shadow Blaster, antes que a equipe pudesse aprender qualquer coisa sobre esta galáxia distante, eles tiveram que descobrir mais sobre o objeto que serve como lente gravitacional intermediária, especificamente que tipo de objeto é, sua massa e sua distância de nós. Para fazer isso, eles recorreram ao telescópio Gemini North e aos seus instrumentos Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) e Gemini Near-InfraRed Spectrograph (GNIRS).
Com o modelo de lente gravitacional determinado, a equipe descobriu que Shadow Blaster é uma galáxia com um coração extremamente compacto cheio de densas nuvens de gás e poeira que está alimentando uma intensa explosão de energia. estrela formação. Há muito que se teoriza que uma região como esta serve como um poderoso acelerador de partículas. Como Shadow Blaster não possui um buraco negro supermassivo alimentador, esta pesquisa mostra que essas regiões ainda podem servir como aceleradores de partículas cósmicas quando abrigam buracos negros adormecidos e na ausência dos poderosos jatos que irrompem de núcleos galácticos ativos (AGNs).
Quanto à população total de neutrinos, esta investigação também poderia ajudar a explicar isso. Acredita-se que galáxias com formação intensa de estrelas, ou galáxias com formação de estrelas, tenham prevalecido há cerca de 10 bilhões de anos no universo primitivo. Assim, estas galáxias poderiam estar produzindo uma infinidade de neutrinos de alta energia. Provar isso pode ser difícil, no entanto, já que os astrónomos não têm a sorte de encontrar todas estas galáxias escondidas atrás de lentes gravitacionais, o que significa que podem ser demasiado ténues e distantes para serem estudadas.
“Nossa análise sugere que esta população poderia contribuir com cerca de 20% do fundo difuso de neutrinos observado medido pelo IceCube”, concluiu Urata,
A pesquisa da equipe foi publicada nesta quarta-feira (17 de junho) na revista Astronomia da Natureza.
