Os cientistas podem ter encontrado os primeiros sinais potenciais de um acelerador de partículas que ocorre naturalmente na atmosfera da Terra, proporcionando um vislumbre dos processos de alta energia que moldaram a evolução inicial do nosso planeta.

Aceleradores de partículas, como o Large Hadron Collider (LHC) do CERN, são máquinas poderosas projetadas para acelerar partículas carregadas a altas energias e comprimi-las para estudar os blocos de construção fundamentais da matéria. Estes aceleradores artificiais revolucionaram a nossa compreensão da física de partículas, mas a sua existência na natureza permanece um mistério.

Usando dados do Telescope Array Surface Detector em Utah, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Tóquio detectou um raio cósmico de alta energia com uma energia 100 milhões de vezes maior que a energia dos prótons acelerados pelo LHC. Acredita-se que este raio cósmico de energia ultra-alta, apelidado de partícula "Oh-My-God" quando foi observado pela primeira vez em 1991, tenha se originado em uma galáxia distante.

Uma análise mais aprofundada dos dados registrados pelo Telescope Array revelou que a trajetória da partícula "Oh-My-God" estava alinhada com um jato estreito de emissão de rádio de um buraco negro supermassivo localizado a cerca de 1 bilhão de anos-luz de distância, na constelação de Boötes. . Este alinhamento sugere que a partícula de energia ultra-alta pode ter sido acelerada pelos jatos do buraco negro supermassivo, agindo como um acelerador natural de partículas.

As descobertas, publicadas na revista Physical Review Letters, fornecem evidências convincentes da existência de aceleradores de partículas que ocorrem naturalmente no universo. Esses aceleradores poderiam desempenhar um papel crucial na produção de raios cósmicos de alta energia, que são partículas subatômicas que chovem do espaço para a Terra com energias muito além do que pode ser alcançado por aceleradores feitos pelo homem.

O estudo destes aceleradores naturais e dos raios cósmicos que produzem poderá lançar luz sobre os ambientes extremos e os processos energéticos que ocorrem perto de buracos negros supermassivos e outros fenómenos cósmicos, oferecendo informações valiosas sobre o universo primitivo e a origem das partículas de alta energia.

A detecção de um potencial acelerador natural de partículas também abre caminhos interessantes para pesquisas futuras em física de astropartículas. Ele destaca a importância dos observatórios terrestres, como o Telescope Array, na exploração dos fenômenos de energia mais elevada do universo e na compreensão das leis fundamentais que governam o cosmos.