Cientistas buscam origem dos raios cósmicos

Estima-se que a cada segundo, cerca de 200 partículas cósmicas atinjam cada metro quadrado do nosso planeta, com energias de alguns milhões de eletrons-volts. No entanto, algumas dessas partículas são muito raras e tem energia muito mais alta. São tão raras que apenas 1 partícula por quilômetro quadrado é detectada a cada século. Essas partículas são chamadas de "raios de energia muito alta e ultra alta" e sua natureza começa agora a ser desvendada.

Um estudo recente, publicado pela renomada revista Science e apresentado por um grupo internacional de cientistas, incluindo brasileiros, mostra que as raras partículas altamente energéticas têm como origem os buracos negros gigantes, no núcleo de outras galáxias.

Observatório
Os raios de alta energia são formados por prótons e núcleos de outros átomos, que se deslocam pelo espaço à velocidade próxima à da luz, que colidem com a alta atmosfera da Terra. Essas colisões geram fragmentos que se chocam com o ar, produzindo outros fragmentos, que por sua vez também se chocam com outras moléculas e também produzem fragmentos. Essa reação em cadeia, chamada de "chuveiro", produz efeitos que podem ser detectados por instrumentos, como os do Observatório Pierre Auger, localizado em Mendoza, na Argentina.

Para que sejam detectadas, o observatório possui uma grande área de captação, de 3 mil quilômetros quadrados, e desde 2004 já foram registrados 77 eventos de alta energia, 27 dos quais de energia extremamente alta, um recorde segundo os cientistas.

Para localizar a origem da partícula que deu origem ao chuveiro, o observatório utiliza detectores conectados a cronômetros altamente precisos. "O chuveiro de partículas tem uma frente, uma espécie de borda com o formato de uma panqueca", explica o físico Carlos Ourivio Escobar, ligado à Unicamp e coordenador da Colaboração Pierre Auger no Brasil. "Se essa panqueca chega inclinada, uma de suas bordas toca os detectores primeiro e as demais partículas são detectadas em seguida". Como os cronômetros são muito precisos, da ordem de 1 bilionésimo de segundo, o equipamento permite triangular o ponto de origem da partícula.

De acordo com Escobar, o Auger também utiliza detectores de cintilação, que registram o rastro deixado na atmosfera, produzido pelo impacto das partículas com os átomos de nitrogênio.

Buracos negros
Os raios cósmicos foram descobertos em 1962 e ainda permanecem um mistério a ser desvendado.

Os raios comuns, de partículas menos energéticas, podem ser explicados pelos processos desencadeados no interior da Via-Láctea e muitos deles são produzidos aqui perto, pelo nosso Sol. No entanto, os raios de energia muito alta não têm sua origem explicada, já que nem mesmo o buraco negro no núcleo da Via-Lactea tem energia suficiente para produzi-los.

O estudo publicado na revista Science, feito com dados do Pierre Auger, indica que a origem dos raios cósmicos de muito alta energia acompanha a distribuição de diversas galáxias próximas à Via-Láctea. Isso mostra que as partículas estão sendo emitidas no núcleo dessas galáxias, em buracos negros muitas vezes maiores e muito mais ativos que o da Via-Láctea.

O Brasil
A participação brasileira no Pierre Auger envolveu um investimento de 3,5 milhões de dólares, financiados pela Fapesp - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Segundo Escobar, a participação brasileira é importante para a ciência nacional. "O grupo está envolvido desde o começo", diz o físico.

"Nossa participação está no mesmo nível dos países mais desenvolvidos, com grande impacto do ponto de vista da maturidade científica brasileira". O cientista também destaca que parte dos equipamentos para o observatório foi desenvolvida por empresas brasileiras.

Com o objetivo de ampliar as observações, a Colaboração Pierre Auger prevê a construção de mais uma instalação, dessa vez no Hemisfério Norte. O local escolhido, no Estado do Colorado, EUA, tem uma área de 10 mil quilômetros quadrados, cerca de três vezes maior que o observatório argentino.

"Com uma área maior, será possível acumular mais dados estatísticos ma região de ultra alta energia do espectro de raios cósmicos", diz o físico Edivaldo Santos, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, que também trabalho no Pierre Auger. "A importância desses raios é que são tão energéticos que mesmo os campos magnéticos em nossa galáxia são incapazes de desviá-los de modo substancial".

Fotos: No topo, concepção artística mostra o bombardeio cósmico a que está submetido nosso planeta. Com auxílio do Observatório Pierre Auger, a origem dos raios começa a ser explicada. Na seqüência, um dos tanques de captação de partículas do observatório.