[Astronovas] DESCOBERTA UMA PODEROSA FONTE DE RAIOS CÓSMICOS

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DESCOBERTA UMA PODEROSA FONTE DE RAIOS CÓSMICOS

Pela primeira vez, foi identificada no céu uma fonte provável de raios 
cósmicos de extrema alta energia. Esta identificação é resultado de uma 
análise estatística de dados provenientes de dois observatórios de raios 
cósmicos, um no Japão e outro no Utah (EUA).

Os observatórios - o Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) e o High 
Resolution Fly's Eye Air Fluorescence Detector (HIRES) - obtiveram dados 
de raios cósmicos que diferem no método observacional e na sensibilidade 
com que foram obtidos. Individualmente, os conjuntos de dados relativos a 
cada observatório não eram suficientes para indicar a localização de uma 
fonte. No entanto, a equipa de astrónomos responsável por esta descoberta, 
encontrou uma maneira de analisar, em conjunto, os dados de ambos os 
observatórios.

A equipa descobriu um grupo de quatro eventos de raios cósmicos de alta 
energia provenientes de uma única direcção no céu. Cada evento foi 
detectado como uma minúscula faixa de luz deixada na atmosfera ou como um 
conjunto de partículas detectadas no solo. A probabilidade destes quatro 
eventos se encontrarem alinhados, por coincidência, é inferior a 1/100. 
Tendo assim localizado tentativamente a posição de uma fonte, a equipa 
voltou aos dados, verificando energias mais baixas, e encontrou, na mesma 
área do céu, um quinto evento detectado pelo HIRES.

Estes cinco raios cósmicos de alta energia, chegaram até nós ao longo de 
um curto período de 10 anos. As suas localizações "encaixavam-se" no 
interior de um círculo com a extensão de três Luas Cheias, centrado nas 
coordenadas: 11h17m (ascenção recta) e 57º Norte (declinação). Perto desta 
localização, encontra-se a estrela de segunda magnitude Merak (Beta Ursae 
Majoris) localizada na "cabeça" da Ursa Maior. 

A figura que pode ver em: 
http://www.oal.ul.pt/astronovas/galaxias/raioscosmicos.jpg
representa um esquema da localização no céu dos cinco raios cósmicos de 
alta energia (asteriscos cor-de-laranja) na direcção da Ursa Maior. Os 
pontos azuis são um par de enxames de galáxias de onde provêm os raios 
cósmicos.

Os raios cósmicos de extrema alta energia, constituidos essencialmente por 
protões que se movem aproximadamente à velocidade da luz, possuem energias 
muito mais elevadas que os raios cósmicos vulgares. Cada pequeno "pedaço" 
de matéria possui a energia cinética de uma bola de bowling movendo-se a 
velocidade elevada. Os raios cósmicos de extrema alta energia são 
extremamente raros. No entanto, em média, por século, um destes raios 
atinge uma área de um quilómetro quadrado da Terra. Até hoje, apenas 100 
destes eventos foram detectados no Hemisfério Norte.

Um dos puzzles astrofísicos é o que impulsiona os raios cósmicos para 
velocidades tão elevadas, pois poucos processos podem acelerar tanto as 
partículas. As respostas candidatas mais prováveis incluem o colapso de 
uma estrela massiva formando um buraco negro, explosões de raios-gama e 
núcleos activos de galáxias (quasares).

Devido às partículas possuirem carga, estas tendem a dispersar-se no seu 
transporte devido à passagem por campos magnéticos. O facto de estes 4 ou 
5 raios cósmicos terem mantido o seu alinhamento, sugere que: ou estes não 
foram originados muito longe ou o espaço pelo qual viajaram era 
invulgarmente desprovido de campos magnéticos. Para descobrir quais os 
objectos que poderiam ser a fonte destes raios, a equipa virou-se para um 
estudo extensivo de milhares de galáxias, o Sloan Digital Sky Survey 
(SDSS).

Por feliz acaso, descobriu-se que estas fontes localizavam-se num dos 
campos do Sloan. Este facto permite entender o porquê de estas partículas 
de raios cósmicos não se encontrarem dispersas. Os dados do SDSS sugerem 
que a fonte aparente é constituida por dois enxames de galáxias, 
localizadas a 550 milhões de anos-luz de distância, que se encontram em 
processo de fusão. Os dados de Sloan também revelaram que nenhuma outra 
galáxia se encontra perto da Terra nesta direcção. Nesses enxames, poderá 
haver núcleos activos de galáxias obscurecidos, existem pistas de fontes 
de raios-X, e certamente as explosões de raios-gama permanecem possíveis 
candidatos.   

Nos próximos anos, novas observações poderão vir a ajudar na compreensão 
dos processos que "disparam" os raios cósmicos para valores de energia 
elevados. Os raios cósmicos gerados em explosões, como por exemplo num 
evento singular poderoso como a criação de um buraco negro, resultam num 
espectro de energias diferente do que um processo mais prolongado, tal 
como a queda de matéria num buraco negro.

A Natureza revelou-se muito generosa por nos fornecer esta oportunidade de 
revelar um dos verdadeiros mistérios da Física. A descoberta deste grupo 
de raios cósmicos diz-nos que existe uma direcção onde as partículas não 
são dispersadas pelos campos magnéticos - é como observar um pedacinho do 
céu azul através de uma abertura nas nuvens.