Fontes de raios cósmicos de alta energia descobertas no centro de nossa galáxia – neutrinos apontados para eles

Dias maravilhosos chegaram para a astrofísica. Ontem, foi relatada a descoberta revolucionária do ruído de fundo no universo, criado por ondas gravitacionais da fusão de buracos negros supermassivos, e hoje os cientistas relataram a descoberta de uma nova maneira de estudar o espaço usando neutrinos. Pela primeira vez, com a ajuda de neutrinos, foi possível determinar as fontes aproximadas dos raios cósmicos de alta energia, o que dá uma nova visão do Universo.

Fonte da imagem: Pixabay

Os cientistas há muito procuram fontes de partículas de alta energia que vêm do espaço para a Terra. Suas energias são tais que devem nascer fora de nossa galáxia para que possam superar os campos magnéticos locais e escapar para o espaço interestelar. Infelizmente, os mesmos campos magnéticos alteram decisivamente as trajetórias das partículas carregadas (prótons e núcleos atômicos carregados) e isso não permite que sejam rastreados até a fonte.

Neutrinos são outra questão. Eles quase não interagem com a matéria e os campos magnéticos, pois possuem uma massa insignificante e não possuem carga. Portanto, os neutrinos se movem ao longo de um caminho reto e podem apontar para a fonte de sua origem. Essa fonte pode ser os vestígios que as partículas de alta energia deixam em seu caminho quando colidem com poeira e gás ao longo de sua trajetória. Um dos produtos dessas colisões é um par quark-antiquark conhecido como pião. O decaimento de píons carregados, por sua vez, gera um neutrino de elétron de alta energia. Seguindo a trajetória desses neutrinos, pode-se chegar à fonte de partículas cósmicas de alta energia.

Mas há outro problema – filtrar os indescritíveis neutrinos de alta energia do fundo de neutrinos locais e igualmente mal detectados. Em particular, foi necessário suprimir o fundo de neutrinos atmosféricos (muon neutrinos). Manualmente e com a ajuda de algoritmos convencionais, isso não pôde ser feito por muitos anos, até que o aprendizado de máquina veio em socorro. Com a ajuda de algoritmos de aprendizado, os cientistas conseguiram reanalisar 10 anos de observações de neutrinos na instalação IceCube no gelo da Antártica.

Vista da nossa galáxia em diferentes faixas. A imagem inferior é gerada a partir de dados de neutrinos. Fonte da imagem: Colaboração IceCube

O novo método de análise permitiu que 20 vezes mais eventos com melhores informações direcionais fossem incluídos no conjunto de dados, com um resultado impressionante. Os cientistas descobriram um novo mapa do Universo e, em particular, uma nova visão da nossa galáxia, a Via Láctea. Com uma significância estatística de cerca de 4,5 sigma (quase não chega a cinco, o que significaria o reconhecimento incondicional na comunidade científica da descoberta), fontes de neutrinos de alta energia foram indicadas no centro de nossa galáxia, e não em algum lugar lá fora uma distância inimaginável. Isso dá uma dica da origem das partículas com energia colossal no centro de nossa galáxia, e não em algum lugar fora dela. No centro da Via Láctea está a acontecer algo inimaginável em termos de emissões de energia, e este processo revelou-se possível de considerar e, futuramente, estudar.