Um enorme complexo de telescópios no Tibete capturou a primeira evidência de raios gama de energia ultra-alta espalhados pela Via Láctea. As descobertas oferecem provas de que aceleradores estrelados não detectados emitem raios cósmicos, que flutuaram em nossa galáxia por milhões de anos. A pesquisa será publicada na revista. Cartas de revisão física na segunda-feira, 5 de abril.

"Encontramos 23 raios gama cósmicos de ultra-alta energia ao longo da Via Láctea, "disse Kazumasa Kawata, um co-autor da Universidade de Tóquio. "A energia mais alta entre eles equivale a um recorde mundial:quase um petaelétron volt."

Isso é três ordens de magnitude maior do que qualquer raio gama induzido por raios cósmicos - ou qualquer partícula que os humanos aceleraram em laboratórios de última geração na Terra.

Desde 1990, dezenas de pesquisadores da China e do Japão caçaram os evasivos raios gama cósmicos de alta energia. A Colaboração Tibet ASγ fez sua descoberta usando quase 70, 000 metros quadrados de matrizes terrestres e detectores de múons subterrâneos no planalto tibetano, sentado mais de 14, 000 pés acima do nível do mar.

"Os cientistas acreditam que os raios gama de alta energia podem ser produzidos pela interação nuclear entre os raios cósmicos de alta energia que escapam das fontes galácticas mais poderosas e o gás interestelar da Via Láctea, "disse Huang Jing, um co-autor do Instituto de Física de Altas Energias, Academia Chinesa de Ciências.

Chen Ding dos Observatórios Astronômicos Nacionais, Academia Chinesa de Ciências, outro co-autor, adicionado, "A detecção de raios gama difusos acima de 100 teraelétrons volts é a chave para entender a origem dos raios cósmicos de altíssima energia, que tem sido um mistério desde sua descoberta em 1912. "

Os experimentos com balão identificaram pela primeira vez os raios cósmicos, revelando que eles eram uma fonte chave de radiação na Terra. Os raios cósmicos são partículas altamente energéticas, principalmente prótons, que viajam através do espaço. Milhões dessas partículas passam por seu corpo todos os dias. (Eles são considerados inofensivos.)

Mas de onde vêm os raios cósmicos?

"Vivemos juntos com múons de raios cósmicos, embora geralmente não sejamos sensíveis a eles, "disse Kawata." Não é uma fantasia pensar onde e como esses raios cósmicos são produzidos e acelerados, viajando até a Terra? "

Uma teoria popular argumenta que os aceleradores conhecidos como "PeVatrons" emitem raios cósmicos com energias de até um petaelétron volt (PeV). Possíveis PeVatrons incluem explosões de supernova, regiões de formação de estrelas, e o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia.

Até aqui, ninguém detectou tais aceleradores. Se PeVatrons existir, seus raios cósmicos devem deixar rastros de raios gama brilhantes espalhados pela galáxia. O novo estudo relata a primeira evidência dessa névoa altamente energética.

"Esses raios gama não apontam para as fontes de raios gama de alta energia mais poderosas conhecidas, mas se espalhou ao longo da Via Láctea, "disse Masato Takita, coautor e colega de Kawata. "Nossa descoberta confirma evidências da existência de PeVatrons."

Os pesquisadores agora querem determinar se os prováveis ​​PeVatrons estão ativos ou mortos.

"Dos PeVatrons mortos, que estão extintos como os dinossauros, só podemos ver a pegada - os raios cósmicos que eles produziram ao longo de alguns milhões de anos, espalhado pelo disco galáctico, "disse Takita.

"Mas se pudermos localizar real, PeVatrons ativos, podemos estudar muito mais questões, "ele disse." Que tipo de estrela emite nossos raios gama sub-PeV e raios cósmicos relacionados? Como uma estrela pode acelerar os raios cósmicos até as energias PeV? Como os raios se propagam dentro do nosso disco galáctico? "

Outras direções futuras incluem procurar pegadas PeVatron no hemisfério sul e confirmar os resultados de raios gama usando detectores de neutrino na Antártica e além.

A pesquisa também pode ajudar na busca pela matéria escura. Detectores subterrâneos permitiram aos pesquisadores eliminar o ruído de fundo de raios cósmicos, revelando o tipo de puro, raios gama difusos previstos para emanar da matéria escura.

"Podemos reduzir o fundo de raios cósmicos por um fator de um milhão. Então, vemos um céu de raios gama de alta pureza, "disse Takita.

A realização experimental move os físicos significativamente mais perto de descobrir onde nascem os raios cósmicos.

“Este trabalho pioneiro abre uma nova janela para a exploração do universo extremo, "disse Huang." A evidência observacional marca um marco importante para revelar as origens dos raios cósmicos, que intrigam a humanidade há mais de um século. "