Supernova na Galáxia Catavento não emite raios gama esperados, desafiando teorias sobre raios cósmicos

O telescópio de 48 polegadas do Observatório Fred Lawrence Whipple capturou esta imagem em luz visível da galáxia Catavento (Messier 101) em junho de 2023. A localização da supernova 2023ixf está circulada. O observatório, localizado no Monte Hopkins, no Arizona, é operado pelo Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian. Crédito: Hiramatsu et al. 2023/Sebastian Gomez (STScI)

A recente explosão de uma supernova na galáxia Catavento, localizada a 22 milhões de anos-luz de distância, revelou um resultado inesperado que desafia o entendimento científico sobre a formação e emissão de raios cósmicos no universo. Denominada SN 2023ixf, esta supernova, observada em 18 de maio de 2023, se destacou pela ausência de raios gama de alta energia, um fenômeno normalmente associado com este tipo de explosão estelar.

De acordo com o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, que conduziu as observações, não foram detectados os raios gama esperados, sugerindo que o processo de aceleração de raios cósmicos pode ser mais complexo do que os modelos atuais preveem. “Os astrofísicos acreditavam que as supernovas poderiam converter até 10% de sua energia total na aceleração dessas partículas”, explica Guillem Martí-Devesa, pesquisador da Universidade de Trieste. “Os dados recentes de SN 2023ixf, no entanto, indicam uma taxa muito mais baixa, possivelmente em torno de 1% logo após a explosão.”

Este achado foi uma surpresa para a comunidade científica, já que as supernovas são consideradas um dos principais aceleradores de raios cósmicos no universo. Raios cósmicos são partículas subatômicas energizadas que viajam quase à velocidade da luz e colidem com a atmosfera terrestre continuamente. Estima-se que cerca de 90% destas são prótons, com o restante sendo elétrons ou núcleos de elementos mais pesados.

Elizabeth Hays, cientista do projeto Fermi no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, ressalta a importância dos raios gama para o estudo dos raios cósmicos: “Os raios gama viajam diretamente até nós e são produzidos quando raios cósmicos interagem com a matéria. A não detecção pelo Fermi nos obriga a reconsiderar e talvez revisar nossas teorias sobre como essas partículas são geradas pelas supernovas.”

A SN 2023ixf se tornou um laboratório celestial crucial para testar teorias existentes. Sua análise poderá ajudar a compreender melhor como supernovas influenciam o meio interestelar das galáxias. Essas explosões estelares desencadeiam ondas de choque que podem acelerar partículas e, ao colidirem com matéria e luz ao redor, gerar raios gama. Em 2013, o Fermi já havia indicado que remanescentes de supernovas em nossa galáxia estavam acelerando raios cósmicos. No entanto, as medições sugeriam que esses remanescentes não produziam partículas de alta energia em quantidade suficiente para corresponder aos níveis observados na Terra.

Outra possível explicação para a ausência de raios gama na SN 2023ixf pode ser a distribuição irregular dos detritos da explosão ou a densidade do material circundante, que poderia interferir na emissão desses raios. Esses cenários estão sendo cuidadosamente analisados por Matthieu Renaud, astrofísico do Laboratório de Universo e Partículas de Montpellier, que considera a necessidade de avaliar todas as hipóteses subjacentes relativas aos mecanismos de aceleração e condições ambientais.

A busca por respostas continuará com a observação adicional de SN 2023ixf em diferentes comprimentos de onda, novas simulações e modelos baseados neste evento específico, além do estudo futuro de outras supernovas jovens. Essas investigações são vitais para desvendar os mistérios da origem dos raios cósmicos e, por extensão, fornecer insights sobre os processos físicos fundamentais que ocorrem no universo.

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Redação
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