Os raios cósmicos que consistem de partículas altamente energizadas e carregadas eletricamente bombardeiam continuamente a atmosfera da Terra, vindo de bilhões de anoz-luz de distância. Entretanto, de onde elas se originam? O que as lança através do universo com tamanha força? Estas perguntas estão entre os desafios mais significativos da astrofísica há mais de um século.
Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Würzburg e pela Universidade de Genebra (UNIGE) está lançando luz sobre um aspecto deste mistério: pensa-se que os neutrinos nascem em blazares, núcleos galácticos alimentados por buracos negros supermassivos. A pesquisa foi publicada no periódico científico American Astronomical Society.
Sara Buson sempre pensou nisso como uma tarefa significativa. Em 2017, a pesquisadora e seus associados introduziram um blazar (TXS 0506+056) como uma fonte potencial de neutrinos pela primeira vez. Esse estudo desencadeou um debate científico sobre se existe realmente uma conexão entre blazares e neutrinos de alta energia.
Depois de dar este passo inicial positivo, a equipe da professora recebeu financiamento do Conselho Europeu de Pesquisa para lançar um ambicioso projeto de pesquisa com vários mensageiros em junho de 2021. A análise de numerosos sinais (ou “mensageiros”, por exemplo, neutrinos) do Universo é necessária. O objetivo principal é esclarecer a origem dos neutrinos astrofísicos, confirmando potencialmente os blazares como a primeira fonte altamente segura de neutrinos extragalácticos de alta energia.
O projeto está agora mostrando seu primeiro sucesso. Os cientistas confirmam — os blazares podem ser associados com confiança aos neutrinos astrofísicos com um grau de certeza sem precedentes.
Andrea Tramacere da Universidade de Genebra disse: “O processo de acreção e a rotação do buraco negro levam à formação de jatos relativistas, onde as partículas são aceleradas e emitem radiação até energias de mil bilhões daquela da luz visível. A descoberta da conexão entre estes objetos e os raios cósmicos pode ser a ‘pedra de Roseta’ da astrofísica de alta energia.”
Os cientistas utilizaram dados de neutrinos do Observatório IceCube Neutrino na Antártica e BZCat, um dos catálogos mais precisos de blazares. Usando estes dados, eles tinham que provar que os blazares cujas posições direcionais coincidiam com as dos neutrinos não estavam lá por acaso.
Os cientistas então desenvolvem um software que pode estimar o quanto as distribuições destes objetos no céu parecem iguais.
“Depois de lançar os dados várias vezes, descobrimos que a associação aleatória só poderia exceder a dos dados reais uma vez em um milhão de tentativas! Isto é uma forte evidência de que nossas associações estão corretas”, disse Andrea Tramacere.
Apesar de sua realização, a equipe do estudo sente que o número de coisas nesta amostra inicial é apenas a “ponta do iceberg”. Eles coletaram “novas evidências observacionais” graças a seu esforço, que é o componente chave para criar modelos mais precisos de aceleradores astrofísicos.
“O que precisamos fazer agora é entender a principal diferença entre os objetos que emitem neutrinos e os que não o fazem. Isto nos ajudará a entender até que ponto o ambiente e o acelerador ‘falam’ um com o outro”, os cientistas observaram.
“Poderemos então descartar alguns modelos, melhorar o poder preditivo de outros e, finalmente, acrescentar mais peças ao eterno quebra-cabeça da aceleração dos raios cósmicos.”
