Nosso planeta é constantemente bombardeado por partículas de alta energia vindas do espaço – um fenômeno conhecido como radiação cósmica. Embora o termo pareça assustador, a maior parte desta radiação é inofensiva. Inclui luz visível e partículas subatômicas que fluem pelo cosmos, muitas vezes chamadas de raios cósmicos. Alguns se originam do nosso Sol, outros da Via Láctea, e um número surpreendente viaja grandes distâncias de outras galáxias.
A escala do impacto extragaláctico
É notável que a Terra intercepte rotineiramente partículas de galáxias a milhões de anos-luz de distância. Estas partículas perdem energia com o tempo, mas algumas ainda chegam com uma força extraordinária. A sua energia é medida em electrões-volt (eV), uma unidade minúscula – 26 milhões de biliões de eV equivalem a apenas um joule (a energia para aquecer um centímetro cúbico de água em 1 grau Celsius). No entanto, os raios cósmicos muitas vezes transportam megaelétron-volts (MeV) ou mesmo giga-elétron-volts (GeV).
No entanto, alguns raios cósmicos desafiam as expectativas. Em 1991, o detector Fly’s Eye registrou uma partícula com energia de 320 quintilhões de eV, ou 320 bilhões de GeV. Esta partícula “Oh-My-God” (OMG) possuía 51 joules de energia cinética – equivalente a uma bola curva lenta, mas concentrada em uma única partícula subatômica.
O que torna esta partícula tão estranha?
Os prótons, as partículas fundamentais que constituem este raio, são inimaginavelmente pequenos. Para colocar isso em perspectiva, um próton comparado a uma laranja é como uma laranja comparada à órbita de Netuno. A partícula OMG estava se movendo a 99,9999999999999999999995% da velocidade da luz. Se tivesse disparado um fóton desde o nascimento do universo, hoje estaria apenas 600 metros atrás.
De onde vem essa energia?
A fonte são provavelmente buracos negros supermassivos em galáxias distantes. Esses buracos negros ejetam poderosos feixes de matéria e energia, transportando fortes campos magnéticos. Partículas carregadas, como prótons, aceleram dentro desses campos. As colisões entre nuvens de gás aumentam ainda mais a sua energia através de um processo chamado “aceleração de Fermi de primeira ordem” – um trabuco cósmico que lança partículas a velocidades próximas da da luz.
O segundo raio cósmico de maior energia já detectado, apelidado de Amaterasu, veio da galáxia PKS 1717+177, conhecida por seus poderosos jatos. Esses eventos são tão energéticos que superam qualquer coisa que possamos criar na Terra.
Uma violação das regras cósmicas?
No entanto, a partícula OMG desafia a nossa compreensão da física. O universo está repleto de radiação cósmica de fundo em micro-ondas – radiação de baixa energia que sobrou do Big Bang. Em velocidades próximas à da luz, as partículas encontram essa radiação amplificada pelo efeito Doppler. Isso deve desacelerá-los ou até mesmo quebrá-los em outras partículas.
No entanto, a partícula OMG chegou até nós apesar destes obstáculos. A solução pode ser que não era um próton, mas um núcleo mais pesado – como o ferro – que interage de maneira diferente com a radiação cósmica de fundo.
Uma janela para o universo primitivo
A existência destes raios cósmicos de energia ultra-elevada prova que existem fontes de energia extremas para além da nossa galáxia. É como dar uma olhada na fração de segundo após o Big Bang. O universo está constantemente revelando seus segredos, e essas partículas são apenas uma das maneiras pelas quais ele faz isso.
