A 4000 metros de altitude, no vulcão Sierra Negra no México, os pesquisadores do observatório High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) rastreiam fenômenos extremos. No coração da Via Láctea, foram detectados raios gama de uma potência sem precedentes.
Esses raios gama, que atingem mais de 100 teraelétron-volts, provêm de uma região particular: o centro galáctico. Pela primeira vez, uma equipe internacional conseguiu rastrear sua origem, revelando assim a presença de um PeVatron, uma fonte ainda misteriosa de energia extrema.
Segundo os cientistas, esta observação constitui um avanço sem precedentes no estudo dos processos físicos mais violentos do Universo. Ela permite entender como alguns raios gama atingem energias vertiginosas e os fenômenos por trás disso.
O PeVatron, fonte desses raios gama ultrassenergéticos, ainda é amplamente incompreendido. Os pesquisadores sugerem que essa entidade poderia estar associada aos ambientes hostis que cercam o buraco negro supermassivo da Via Láctea, um lugar pouco acessível a observações convencionais.
A região central da Via Láctea é conhecida por sua intensa atividade, onde estrelas de nêutrons e anãs brancas se misturam. Cercada por nuvens de gás ardente, essa zona emite uma energia difícil de ser observada diretamente. No entanto, os raios gama permitem penetrar essa escuridão, pois viajam através dos gases densos.
As partículas aceleradas pelo PeVatron atingem energias na ordem de 1 petaelétron-volt (PeV), muito além das capacidades da tecnologia humana. Essas partículas interagem com os gases circundantes, produzindo os raios gama que o HAWC pode observar. Esse fenômeno destaca uma potência raramente observada na Via Láctea.
Para capturar esses raios, o HAWC utiliza tanques gigantes de água. Quando uma partícula de alta energia atravessa a água em uma velocidade superior à da luz nesse meio, ela emite um brilho azul, chamado luz de Cherenkov, semelhante a um "bang" sonoro, mas para a luz.
Resultados da análise do centro galáctico.
Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2024)
A análise desses dados permite rastrear a origem das partículas detectadas e entender a energia envolvida nesses fenômenos. O HAWC, que prolonga a experiência do projeto Milagro no Novo México, está localizado mais ao sul.
Os pesquisadores planejam expandir suas observações em um novo observatório no Chile, o Southern Wide-field Gamma-ray Observatory. Ao ampliar seu campo de observação, eles esperam desvendar os mistérios dos PeVatrons e dos fenômenos extremos no coração de nossa galáxia.
O que é um PeVatron?
O PeVatron é uma fonte de raios gama extremamente energéticos, capaz de acelerar partículas a energias próximas de 1 petaelétron-volt (PeV), ou seja, um milhão de bilhões de elétron-volts. Este termo combina "PeV" para a energia extrema e "tron" para a aceleração das partículas.
O mistério dos PeVatrons intriga os pesquisadores, pois envolve processos físicos violentos, como aqueles observados no centro galáctico, em torno de buracos negros supermassivos ou explosões estelares (supernovas). Esse tipo de fonte também pode estar relacionado a colisões de núcleos estelares ou fusões de estrelas de nêutrons.
Os PeVatrons são essenciais para entender como as partículas cósmicas aceleram a velocidades próximas à da luz. Eles ajudam a explicar a propagação dos raios gama em nossa galáxia e são indicadores de fenômenos energéticos raros e intensos no Universo.
O estudo dos PeVatrons, facilitado por observatórios como o HAWC, permite aprofundar nosso conhecimento sobre as interações entre os raios cósmicos e o meio interestelar, lançando uma nova luz sobre os ambientes galácticos extremos.
Fonte: The Astrophysical Journal Letters