Os raios cósmicos são partículas de alta energia aceleradas a velocidades extremas que se aproximam da velocidade da luz. É necessário um evento extremamente poderoso para enviar esses pedaços de matéria em chamas pelo Universo. Os astrônomos teorizam que os raios cósmicos são ejetados por explosões de supernovas que marcam a morte de estrelas supergigantes. Mas dados recentes recolhidos pelo telescópio espacial de raios gama Fermi lançam dúvidas sobre este método de produção de raios cósmicos e fazem com que os astrónomos procurem uma explicação.
Não é fácil dizer de onde vem um raio cósmico. A maioria dos raios cósmicos são núcleos de hidrogênio, outros são prótons ou elétrons em movimento livre. Estas são partículas carregadas, o que significa que cada vez que se deparam com outra matéria no Universo com um campo magnético, mudam de rumo, fazendo-as ziguezaguear pelo espaço.
A direção de onde vem um raio cósmico quando atinge a Terra, então, provavelmente não é a direção em que começou.
Mas existem maneiras de rastrear indiretamente sua origem. Um dos métodos mais promissores é observar os raios gama (que viajam em linha reta, felizmente).
Quando os raios cósmicos colidem com outros pedaços de matéria, eles produzem raios gama. Portanto, quando uma supernova explode e envia raios cósmicos para o Universo, ela também deveria enviar um sinal de raios gama informando-nos do que está acontecendo.
Essa é a teoria, de qualquer maneira.
Mas as evidências não corresponderam às expectativas. Estudos de supernovas antigas e distantes mostram a ocorrência de alguma produção de raios gama, mas não tanto quanto o previsto. Os astrónomos explicaram a falta de radiação como resultado da idade e distância das supernovas. Mas em 2023, o telescópio Fermi capturou uma nova supernova brilhante ocorrendo nas proximidades. Batizada de SN 2023ixf, a supernova surgiu a apenas 22 milhões de anos-luz de distância, em uma galáxia chamada Messier 101 (mais conhecida como “Galáxia do Cata-vento”). E mais uma vez, os raios gama estavam visivelmente ausentes.
“Os astrofísicos estimaram anteriormente que as supernovas convertem cerca de 10% de sua energia total em aceleração de raios cósmicos”, disse Guillem Martí-Devesa, Universidade de Trieste. “Mas nunca observamos esse processo diretamente. Com as novas observações do SN 2023ixf, os nossos cálculos resultam numa conversão de energia tão baixa quanto 1% poucos dias após a explosão. Isto não exclui a possibilidade de supernovas serem fábricas de raios cósmicos, mas significa que temos mais a aprender sobre a sua produção.”
Então, onde está toda a radiação gama que falta?
É possível que o material interestelar ao redor da estrela em explosão possa ter impedido que os raios gama alcançassem o telescópio Fermi. Mas também pode significar que os astrónomos precisam de procurar explicações alternativas para a produção de raios cósmicos.
Ninguém gosta mais de um bom mistério do que os astrônomos, e investigar a radiação gama desaparecida poderia eventualmente nos dizer muito mais sobre os raios cósmicos e de onde eles vêm.
Os astrónomos planeiam estudar SN 2023ixf noutros comprimentos de onda para melhorar os seus modelos do evento e, claro, ficarão atentos à próxima grande supernova, num esforço para compreender o que se passa.
Os dados mais recentes de raios gama do SN 2023ixf serão publicados em Astronomia e Astrofísica num artigo liderado por Martí-Devesa.
