p Uma equipe de ciência na Antártica está se preparando para lançar um instrumento transportado por um balão para coletar informações sobre os raios cósmicos, partículas de alta energia de fora do sistema solar que entram na atmosfera da Terra a cada momento, todos os dias. O instrumento, chamado Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), é projetado para estudar núcleos pesados ​​raros, que contêm pistas sobre onde e como os raios cósmicos atingem velocidades quase iguais à da luz. p O lançamento está previsto para 10 de dezembro, se o tempo permitir.

p “O voo anterior do SuperTIGER durou 55 dias, estabelecendo um recorde para o vôo mais longo de qualquer balão científico de carga pesada, "disse Robert Binns, o investigador principal da Washington University em St. Louis, que lidera a missão. "O tempo no ar se traduziu em uma longa exposição, o que é importante porque as partículas que buscamos constituem apenas uma pequena fração dos raios cósmicos. "

p As partículas de raios cósmicos mais comuns são prótons ou núcleos de hidrogênio, constituindo cerca de 90 por cento, seguido por núcleos de hélio (8 por cento) e elétrons (1 por cento). O restante contém os núcleos de outros elementos, com número cada vez menor de núcleos pesados ​​à medida que sua massa aumenta. Com SuperTIGER, os pesquisadores estão procurando pelo mais raro dos raros - os chamados núcleos de raios cósmicos ultra-pesados ​​além do ferro, do cobalto ao bário.

p "Elementos pesados, como o ouro em suas joias, são produzidos através de processos especiais nas estrelas, e o SuperTIGER tem como objetivo nos ajudar a entender como e onde isso acontece, "disse o co-investigador principal John Mitchell no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Somos todos poeira estelar, mas descobrir onde e como essa poeira estelar é feita nos ajuda a entender melhor nossa galáxia e nosso lugar nela. "

p Quando um raio cósmico atinge o núcleo de uma molécula de gás atmosférico, ambos explodem em uma chuva de estilhaços subatômicos que desencadeia uma cascata de colisões de partículas. Algumas dessas partículas secundárias alcançam detectores no solo, fornecendo informações que os cientistas podem usar para inferir as propriedades do raio cósmico original. Mas eles também produzem um fundo de interferência que é bastante reduzido por instrumentos voadores em balões científicos, que alcançam altitudes de quase 130, 000 pés (40, 000 metros) e flutuam acima de 99,5% da atmosfera.

p As estrelas mais massivas forjam elementos até ferro em seus núcleos e, em seguida, explodem como supernovas, dispersar o material no espaço. As explosões também criam condições que resultam em um breve, intensa inundação de partículas subatômicas chamadas nêutrons. Muitos desses nêutrons podem "grudar" nos núcleos de ferro. Alguns deles posteriormente decaem em prótons, produzindo novos elementos mais pesados ​​que o ferro.

p Ondas de explosão de supernova fornecem o impulso que transforma essas partículas em raios cósmicos de alta energia. Conforme uma onda de choque se expande no espaço, ele aprisiona e acelera as partículas até que elas alcancem energias tão extremas que não possam mais ser contidas.

p Nas últimas duas décadas, evidências acumuladas de detectores no satélite Advanced Composition Explorer da NASA e predecessor do SuperTIGER, o instrumento TIGER transportado por balão, permitiu que os cientistas elaborassem um quadro geral das fontes de raios cósmicos. Acredita-se que cerca de 20 por cento dos raios cósmicos surjam de estrelas massivas e detritos de supernova, enquanto 80% vieram de poeira e gás interestelar com quantidades químicas semelhantes às encontradas no sistema solar.

p "Nos últimos anos, tornou-se aparente que alguns ou todos os elementos muito ricos em nêutrons mais pesados ​​que o ferro podem ser produzidos por fusões de estrelas de nêutrons em vez de supernovas, "disse o co-investigador Jason Link em Goddard.

p Estrelas de nêutrons são os objetos mais densos que os cientistas podem estudar diretamente, os núcleos esmagados de estrelas massivas que explodiram como supernovas. Estrelas de nêutrons orbitando umas às outras em sistemas binários emitem ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein. Essas ondas removem a energia orbital, fazendo com que as estrelas se aproximem cada vez mais até que eventualmente colidam e se fundam.

p Os teóricos calcularam que esses eventos seriam tão cheios de nêutrons que poderiam ser responsáveis ​​pela maioria dos raios cósmicos ricos em nêutrons, mais pesados ​​que o níquel. Em 17 de agosto, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA e o Observatório de Ondas Gravitacionais do Interferômetro Laser da National Science Foundation detectaram as primeiras ondas de luz e gravitacionais de estrelas de nêutrons em colisão. Observações posteriores dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer indicam que grandes quantidades de elementos pesados ​​foram formados no evento.

p "É possível que fusões de estrelas de nêutrons sejam a fonte dominante de energia pesada, raios cósmicos ricos em nêutrons, mas diferentes modelos teóricos produzem diferentes quantidades de elementos e seus isótopos, "Binns disse." A única maneira de escolher entre eles é medir o que está realmente lá fora, e é isso que faremos com o SuperTIGER. "