Os astrônomos obtiveram, pela primeira vez, um retrato vívido da Via Láctea usando “partículas fantasmas” cósmicas detectadas por um receptor incorporado ao gelo da Antártida.
Tradicionalmente, as imagens da nossa galáxia eram capturadas por meio de radiação eletromagnética, como a luz visível ou como ondas de rádio. No entanto, essa nova perspectiva é baseada na partícula de matéria, em vez de energia.
Essas partículas, conhecidas como neutrinos, são ameaçadas e possuem alta energia, sendo frequentemente descritas como fantasmagóricas, pois podem atravessar qualquer tipo de matéria sem sofrer alterações.
A pesquisa, publicada na revista Science, marca um marco significativo. “Lembro-me de pensar: ‘Neste ponto da história humana, somos os primeiros a ver nossa galáxia de uma forma não baseada em luz'”, ocorreu Naoko Kurahashi Neilson, coautora do estudo e professora associada de física na Universidade Drexel.
Os neutrinos têm massa quase nula e podem viajar por ambientes extremos, incluindo estrelas, planetas e até galáxias inteiras, sem alterar sua estrutura. Estima-se que bilhões de neutrinos passam por nós diariamente, sem que sequer os percamos.
As partículas fantasmas são difíceis de detectar porque muitas vezes não interagem com o ambiente, mas interagem com o gelo. E a maior concentração de gelo na Terra pode ser encontrada na Antártida.
Uma equipe internacional de cientistas usou o IceCube Neutrino Observatory na National Science Foundation’s Amundsen-Scott South Pole Station na Antártida para detectar neutrinos e rastreá-los até suas origens.
Uma maneira gelada de estudar o cosmos
O detector IceCube, que entrou em operação em 2010, é o maior de seu tipo. O observatório pode monitorar 1 bilhão de toneladas de gelo antártico para interações de neutrinos.
Para construir o detector, os trabalhadores perfuraram 86 buracos no gelo, cada um com 2,4 quilômetros de profundidade, e espalharam uma rede de 5.160 sensores de luz em uma grade que se estende por 1 quilômetro cúbico.
À medida que os neutrinos interagem com o gelo, eles criam padrões de luz fracos que o IceCube detecta. Alguns dos padrões de luz apontam para regiões específicas do céu, o que permite aos astrônomos rastrear sua origem.
Em um caso de 2018, os cientistas conseguiram usar o IceCube para rastrear as origens de um neutrino que viajou 3,7 bilhões de anos-luz até a Terra.
Mas outras interações entre neutrinos e gelo apenas produzem “bolas de luz”, o que torna muito mais difícil traçar seu caminho até a Terra, disse Kurahashi Neilson.
Juntos, ela e os estudantes de doutorado Steve Sclafani, da Drexel University, e Mirco Hünnefeld, da TU Dortmund University, na Alemanha, criaram um algoritmo de aprendizado de máquina para comparar o tamanho, a energia e a posição relativa de mais de 60.000 padrões de luz de neutrinos detectados pelo IceCube ao longo de 10 anos.
O trio passou mais de dois anos testando o algoritmo antes de fornecê-lo com os dados do IceCube. O resultado final foi uma imagem mostrando pontos brilhantes de luz na Via Láctea que provavelmente emitirão neutrinos, criando um novo retrato de nossa galáxia.
“Ver nossa galáxia com neutrinos é algo com que sonhávamos, mas que parecia fora do alcance de nosso projeto por muitos anos”, disse o coautor do estudo Chad Finley, professor associado de física na Universidade de Estocolmo e membro da equipe IceCube, em um comunicado.
“O que tornou esse resultado possível hoje é a revolução no aprendizado de máquina, que nos permite explorar muito mais profundamente nossos dados do que antes.”
Alguns dos locais apontados na imagem também são o local de raios gama previamente observados, criados quando os raios cósmicos colidiram com gás e poeira galácticos. Acredita-se que tais interações também criem neutrinos, mas definir fontes específicas de neutrinos é um objetivo fundamental para os pesquisadores daqui para frente.
“Uma contraparte de neutrino foi medida, confirmando assim o que sabemos sobre nossa galáxia e fontes de raios cósmicos”, disse Sclafani.
De CNN Brasil.
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