Ciência 

Podemos ter descoberto as origens das partículas mais misteriosas no universo

Em Resumo: Uma nova teoria, com o primeiro modelo astrofísico de seu tipo, sugere que três partículas cósmicas mensageiras de alta energia compartilhem origens. A astronomia multi-mensagem poderia melhorar a compreensão das partículas cósmicas e do universo em geral.

Origem Unificada

Uma nova teoria poderia colocar alguns mistérios de física de longa data para descansar. Um modelo astrofísico recente sugere que três diferentes tipos de “partículas de mensagem cósmica” de alta energia podem originar-se do mesmo fenômeno.

A teoria afirma que essas partículas, raios cósmicos de ultra-energia, neutrinos de alta energia e raios gama de alta energia, foram potencialmente acionadas no espaço depois que jatos de buracos negros supermassivos aceleraram os raios cósmicos.

Desenvolvido por cientistas da Penn State e da Universidade de Maryland, este modelo é o primeiro modelo astrofísico desse tipo. Um artigo descrevendo e sua base computacional foi publicado recentemente na revista Nature Physics.

Kohta Murase, professor assistente de física e astronomia e astrofísica em Penn State, afirmou em um comunicado de imprensa: “Nosso modelo mostra uma maneira de entender por que esses três tipos de partículas de mensageiro cósmico têm uma quantidade surpreendentemente similar de poder no universo, apesar de serem observados por detectores espaciais e baseados no solo em dez ordens de grandeza em energia de partículas individuais”.

Interpretação de um artista de uma emissão “multi mensagem” de raios cósmicos, acelerada por jatos de um buraco negro supermassivo. Crédito de imagem: Kanoko Horio

Murase explicou que neutrinos e raios gama, como sugerido pelo modelo, são produzidos naturalmente por colisões de partículas como partículas de prole de raios cósmicos. Isso significa que eles “herdam” a energia de suas partículas parentes, explicando por que os três mensageiros cósmicos têm energias semelhantes.

Partículas de mensagens cósmicas

Cada uma dessas três partículas de energia extrema tem uma série de qualidades únicas, mas todos compartilham níveis de energia ultra-altos. Os neutrinos são intrinsecamente evasivos e altamente difíceis de encontrar, embora os neutrinos de alta energia possam e tenham sido detectados no observatório de neutrinos do IceCube na Antártida. Os raios gama de alta energia possuem a energia eletromagnética mais conhecida. Os raios cósmicos de energia ultra alta são principalmente núcleos atômicos, mas às vezes outras partículas, que viajam a uma velocidade próxima da velocidade da luz.

O método utilizado por esta equipe de pesquisa descobriu que esta “abordagem multi-mensagem” das três partículas do mensageiro cósmico pode ser explicada por simulações numéricas.

“Nosso trabalho demonstra que os raios cósmicos de ultra-energia que escapam dos núcleos galácticos ativos e seus ambientes, como galhos e grupos de galáxias, podem explicar o espectro e a composição de raios cósmicos de ultra-energia”, disse Ke Fang, um associado pós-doutorado na Universidade de Maryland, no comunicado de imprensa. “Simultaneamente, o espectro de neutrinos de alta energia acima de cem milhões de mega-eletrovoltas pode ser explicado por colisões de partículas entre os raios cósmicos e o gás em grupos e grupos de galáxias”.

A revelação fornecida através das simulações deste modelo serve para resolver discrepâncias anteriores na física e nossa compreensão do universo. É um passo para criar um modelo unificador de como estas três partículas de energia extrema estão fisicamente conectadas. Este método também promove a multiplicação da astronomia multi-messenger, que usa a teoria e os dados das três partículas.

“A era dourada da astrofísica de partículas multi-messenger começou muito recentemente”, explicou Murase no comunicado de imprensa. “Agora, toda a informação que podemos aprender de todos os diferentes tipos de mensageiros cósmicos é importante para revelar novos conhecimentos sobre a física de partículas cósmicas de extrema energia e uma compreensão mais profunda sobre o nosso universo”.

Referências: Space.com, Nature, Penn State University Fonte: Futurism

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