Para o astrofísicosum raio cósmico de altíssima energia – ou UHECR, por raio cósmico de ultra-alta energia – corresponde a um raio cósmico cuja energia é superior a um exaelétron-volt (EeV), ou seja, 1018 eV. Isto é muito mais do que a energia de qualquer outra partícula dos raios cósmicos. Nada menos que 100.000 vezes mais do que o alcançado pelas partículas do Grande Colisor de Hádrons (LHC) da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (Cern). E estes raios cósmicos de altíssima energia – ou pelo menos as partículas que eles produzem à medida que passam através do nosso atmosfera – permanecem difíceis de registar pelos investigadores. Assim, em cerca de 60 anos, ainda não conseguiram identificar a sua origem.
O foco se volta para colisões de estrelas de nêutrons
Para produzir raios cósmicos de altíssima energia, físicos imaginei que seria necessário um imenso acelerador cósmico, equipado com um poderoso campo magnético. O que primeiro os orientou para núcleos galácticos ativos (AGN). Entenda, até os núcleos das galáxias girando em torno de buracos negros supermassivos. Mas os dados observacionais não puderam confirmar isso.
Aqui, uma simulação da fusão de duas estrelas de nêutrons. Cores mais vermelhas indicam densidades mais baixas. As fitas e linhas verdes e brancas representam campos magnéticos. As estrelas de nêutrons em órbita perdem energia rapidamente ao emitir ondas gravitacionais e se fundem após cerca de três órbitas, ou em menos de 8 milissegundos. A fusão amplifica e embaralha o campo magnético mesclado. Um buraco negro se forma e o campo magnético se organiza, eventualmente produzindo estruturas capazes de suportar os jatos que alimentam explosões de raios gama de altíssima energia. © NASA, AEI, ZIB, M. Koppitz e L. Rezzolla
No Cartas de revisão físicapesquisadores da Universidade de Nova York (Estados Unidos) apresentam agora uma nova hipótese. Em última análise, isso poderia explicar muitas coisas sobre esses raios cósmicos de altíssima energia. Por exemplo, o facto de os raios cósmicos mais energéticos registados até agora serem na verdade constituídos por núcleos atómicos pesados, variando até ferro. E ainda mais, que a energia por prótonqualquer que seja o número de prótons em um desses núcleos, permanece aproximadamente constante. Fontes do tipo AGN não deveriam ser capazes de tal regularidade.
Raios cósmicos de energia muito alta atrás de ondas gravitacionais?
Mas colisões, fusões estrelas de nêutrons poderiam fazer isso porque são notavelmente semelhantes. Cada um destes estrelas medindo apenas algumas dezenas de quilômetros de diâmetro para um massa um pouco mais do que o nosso Sol. Quando se fundem, produzem, portanto, um acelerador de partículas cósmicas de tamanho fixo, capaz de impulsionar qualquer núcleo atômico com a mesma energia por próton. Para verificar isso, o astrônomos pode muito bem ter apenas que observar as ondas gravitacionais geradas pela fusão deestrelas de nêutrons para ver se partículas aceleradas a energias ultra-altas também vêm deste lugar.