Crédito da imagem: UW-Madison
Um novo telescópio alojado no gelo da Antártica completou o primeiro mapa do céu de neutrinos de alta energia. Na verdade, olha para baixo, por toda a Terra, para ver neutrinos no céu do Norte, que se movem em alta velocidade e passam quase toda a matéria sem obstáculos. A AMANDA II descobriu neutrinos com 100 vezes a energia de qualquer um produzido em experimentos de laboratório na Terra.
Um novo telescópio que usa a camada de gelo da Antártica como sua janela para o cosmos produziu o primeiro mapa do céu de neutrinos de alta energia.
O mapa, apresentado hoje aos astrônomos aqui (15 de julho), em uma reunião da União Astronômica Internacional, fornece aos astrônomos seu primeiro vislumbre tentador de neutrinos de alta energia, partículas fantasmagóricas que emanam de alguns dos eventos mais violentos de o universo - quebrando buracos negros, explosões de raios gama e os núcleos violentos de galáxias distantes.
"Estes são os primeiros dados com um telescópio de neutrinos com potencial de descoberta realista", diz Francis Halzen, professor de física da Universidade de Wisconsin-Madison, do mapa compilado usando o AMANDA II, um telescópio único construído com suporte da National Science Foundation (NSF) e composto por conjuntos de detectores de coleta de luz enterrados no gelo a 1,5 quilômetros abaixo do Polo Sul. "Até o momento, esta é a maneira mais sensível de se observar o céu de neutrinos de alta energia", diz ele.
A capacidade de detectar neutrinos de alta energia e segui-los de volta aos seus pontos de origem continua sendo uma das missões mais importantes da astrofísica moderna.
Como os neutrinos cósmicos são invisíveis, não carregados e quase não têm massa, eles são quase impossíveis de detectar. Ao contrário dos fótons, as partículas que compõem a luz visível e outros tipos de radiação, os neutrinos podem passar desimpedidos por planetas, estrelas, vastos campos magnéticos do espaço interestelar e até galáxias inteiras. Essa qualidade - o que os torna muito difíceis de detectar - também é o seu maior patrimônio, porque as informações que eles abrigam sobre eventos cosmologicamente distantes e de outra maneira não observáveis permanecem intactas.
O mapa produzido pela AMANDA II é preliminar, enfatiza Halzen, e representa apenas um ano de dados coletados pelo telescópio de gelo. Usando mais dois anos de dados já coletados com a AMANDA II, Halzen e seus colegas definirão a estrutura do mapa do céu e classificarão os possíveis sinais de flutuações estatísticas no presente mapa para confirmar ou refutá-los.
O significado do mapa, segundo Halzen, é que ele prova que o detector funciona. “Ele estabelece o desempenho da tecnologia”, diz ele, “e mostra que atingimos a mesma sensibilidade que os telescópios usados para detectar raios gama na mesma região de alta energia” do espectro eletromagnético. Sinais aproximadamente iguais são esperados de objetos que aceleram raios cósmicos, cujas origens permanecem desconhecidas quase um século após sua descoberta.
Afundado profundamente no gelo antártico, o telescópio AMANDA II (matriz antártica de múons e detectores de neutrinos) foi projetado para não olhar para cima, mas para baixo, através da Terra e para o céu no Hemisfério Norte. O telescópio consiste em 677 módulos ópticos de vidro, cada um do tamanho de uma bola de boliche, dispostos em 19 cabos presos no fundo do gelo com a ajuda de exercícios de água quente de alta pressão. A matriz transforma um cilindro de gelo de 500 metros de altura e 120 metros de diâmetro em um detector de partículas.
Os módulos de vidro funcionam como lâmpadas ao contrário. Eles detectam e capturam faixas fracas e fugazes de luz criadas quando, ocasionalmente, os neutrinos colidem com átomos de gelo dentro ou perto do detector. Os destroços subatômicos criam múons, outra espécie de partícula subatômica que, convenientemente, deixa um rastro efêmero de luz azul no profundo gelo antártico. A faixa de luz corresponde ao caminho do neutrino e aponta de volta ao seu ponto de origem.
Como fornece o primeiro vislumbre do céu de neutrinos de alta energia, o mapa será de intenso interesse para os astrônomos porque, diz Halzen, "ainda não temos idéia de como os raios cósmicos são acelerados ou de onde eles vêm".
O fato de a AMANDA II ter identificado neutrinos até cem vezes a energia das partículas produzidas pelos aceleradores terrestres mais poderosos aumenta a perspectiva de que algumas delas possam ser iniciadas em suas longas jornadas por alguns dos eventos mais supremamente energéticos no cosmos. A capacidade de detectar rotineiramente neutrinos de alta energia fornecerá aos astrônomos não apenas uma lente para estudar fenômenos bizarros como colisões de buracos negros, mas também um meio de obter acesso direto a informações não editadas de eventos que ocorreram centenas de milhões ou bilhões de anos-luz longe e eras atrás.
"Este mapa pode conter a primeira evidência de um acelerador cósmico", diz Halzen. "Mas ainda não estamos lá."
A busca por fontes de neutrinos cósmicos receberá um impulso à medida que o telescópio AMANDA II aumentar de tamanho à medida que novas cadeias de detectores forem adicionadas. Os planos exigem que o telescópio cresça até um quilômetro cúbico de gelo instrumentado. O novo telescópio, conhecido como IceCube, tornará altamente eficiente a exploração dos céus em busca de fontes de neutrinos cósmicos.
"Seremos sensíveis às previsões teóricas mais pessimistas", diz Halzen. “Lembre-se, estamos procurando fontes, e mesmo se descobrirmos algo agora, nossa sensibilidade é tal que veríamos, na melhor das hipóteses, na ordem de 10 neutrinos por ano. Isso não é bom o suficiente."
Fonte original: Comunicado de imprensa do WISC
