A explosão de raios gama mais poderosa da história pode lançar luz sobre uma nova física – áxions e o mistério da matéria escura

Quanto mais os cientistas estudam os dados da explosão de raios gama GRB 221009A, que é literalmente chamada de “a mais brilhante de todos os tempos” ou BOAT, mais interessantes se tornam as suas descobertas. Um novo trabalho de astrónomos italianos, publicado no seguimento de um relatório de Março do ano passado, liga este evento à teoria das cordas e à possível explicação da matéria escura por partículas axónicas ou partículas semelhantes. Se esta hipótese for confirmada, será um avanço na cosmologia e na nova física.

Jet na representação do artista. Fonte da imagem: NASA Goddard Space Flight Center

O flare GRB 221009A, lembramos, foi registrado em outubro de 2022. Cegou todos os telescópios de raios gama, exceto um chinês, que estava em manutenção na época e desligou quase todos os sensores. Uma posição mais vantajosa foi ocupada por telescópios terrestres de partículas de alta energia, que monitoravam o fluxo secundário de partículas na atmosfera terrestre causado pelo fluxo primário. Um desses telescópios foi o LHAASO (Large High Altitude Airstream Observatory) da China. Foi a análise dos dados do LHAASO que levou os cientistas italianos a uma possível descoberta.

Uma equipa de investigadores liderada pelo Professor Giorgio Galanti do Instituto Nacional de Astrofísica de Itália (INAF) descobriu discrepâncias nos dados observacionais. O observatório registrou energia de fótons de raios gama de até 18 TeV (teraelétron-volt). Segundo os pesquisadores, tal energia não pode ser explicada no âmbito da física moderna.

De acordo com modelos cosmológicos modernos, fótons de alta energia da fonte GRB 221009A, localizada a 2,4 bilhões de anos-luz da Terra, deveriam ter interagido com fótons de radiação extragaláctica difusa de fundo. Esta interação deveria ter reduzido sua energia para 10 TeV e menos. No entanto, as evidências observacionais sugerem o contrário, forçando os cientistas a considerar modelos alternativos para explicar o fenómeno.

Em particular, a elevada energia dos fotões registada pelo observatório indica a maior transparência do Universo, tanto dentro como entre galáxias. Isso é possível no âmbito da teoria das cordas quando os fótons interagem com partículas semelhantes a áxions (ALPs, partículas semelhantes a áxions), o que os pesquisadores fundamentaram em seu trabalho publicado no site arXiv em 30 de dezembro de 2024.

Axions ou partículas semelhantes são considerados candidatos ao papel da matéria escura – uma substância indescritível que interage com a matéria comum exclusivamente por meio da interação gravitacional, que é extremamente fraca. Segundo cálculos, cerca de 85% de toda a matéria do Universo é representada pela matéria escura, cuja existência só pode ser determinada indiretamente. A detecção de fótons com energia extremamente elevada também pode servir como confirmação indireta da existência de áxions ou de suas variedades da família ALPs. No entanto, isso requer estudos independentes e pesquisas adicionais por outros grupos científicos.