Satélite chinês explora origem de raios cósmicos

O satélite Rei Macaco, além de ser usado pra procurar matéria escura invisível, foi usado no primeiro experimento de medição direta dos prótons de raios cósmicos de alta precisão

O satélite chinês nomeado Rei Macaco não apenas está procurando matéria escura invisível, como também está explorando a origem dos raios cósmicos, partículas de alta energia que viajam pelo espaço a uma velocidade quase igual à da luz.

Uma equipe de pesquisa internacional realizou uma medição precisa do espectro de prótons, o componente mais abundante nos raios cósmicos, em um alcance de energia de 40 GeV a 100 TeV (um TeV equivale a um trilhão de elétron-volts, correspondente a um trilhão de vezes a energia da luz visível) com o satélite Explorador de Partículas de Matéria Escura (DAMPE, na sigla em inglês), também conhecido como Wukong ou Rei Macaco.

Essa é a primeira vez que um experimento mede diretamente os prótons de raios cósmicos com a energia de até 100 TeV com alta precisão, de acordo com a equipe de pesquisa.

O espectro medido mostra que o fluxo de próton aumenta para centenas de bilhões de elétron-volts e então cai para cerca de 14 TeV, indicando a existência de nova característica espectral de raios cósmicos, disse Chang Jin, cientista-chefe do satélite e diretor do Observatório da Academia de Ciências da China na Montanha Púrpura (PMO).

“A nova descoberta é de grande importância para ajudar os cientistas a entender a origem e a aceleração dos raios cósmicos na Via Láctea”, disse Yuan Qiang, pesquisador do PMO.

Descobertos em 1912, os raios cósmicos ainda são um enigma para a ciência. Eles são exemplares diretos de matérias de fora do sistema solar. Físicos estão explorando seus possíveis locais de origem e como podem ser acelerados a energias ultra-altas.

Agora os cientistas descobriram que a maior parte dos raios cósmicos são de núcleo atômico. Todos os elementos naturais na tabela periódica estão presentes nos raios cósmicos. Cerca de 90% deles são núcleo de hidrogênio (prótons), aproximadamente 9%, de núcleo de hélio (partículas alfa), e por volta de 1% são elementos mais pesados, elétrons, raios gama, nêutrons e partículas antimatéria.

Como a maioria dos raios cósmicos são carregados, seus caminhos através do espaço são desviados pelos campos magnéticos. Em sua viagem à Terra, os campos magnéticos da galáxia, do sistema solar e da Terra afetaram seus trajetos e não podemos saber exatamente de onde eles vêm.

Os cientistas têm que determinar sua origem indiretamente. Por exemplo, eles estão tentando descobrir a origem dos raios cósmicos ao examinar a assinatura espectral de diferentes elementos. Essas medições oferecem informações importantes para entender suas origens e o processo de aceleração.

“Especulamos que a recém-descoberta característica espectral dos prótons de raios cósmicos possa ser criada por uma origem aproximada que é de cerca de mil anos-luz da Terra”, disse Yuan.

Outra possibilidade é que há vários tipos de origens de raios cósmicos na Via Láctea, que gera diferentes espectros, acrescentou Yuan.

“Ainda não sabemos que tipo de corpo celestial gera esses raios cósmicos e de que direção eles vêm. Muitos cientistas acreditam que a maioria dos raios cósmicos galácticos vieram dos resíduos das supernovas. Precisamos de mais observação com vários métodos para responder às questões relacionadas à origem e ao mecanismo de aceleração dos raios cósmicos”, disse Yue Chuan, pesquisador do PMO.

O resultado, com base nos dados do DAMPE coletados nos primeiros dois anos e meio do projeto, foi publicado na última versão online da Science Advances.

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