Partícula “fantasma” com energia 30.000 vezes maior que a produzida pelo Large Hadron Collider foi capturada por rede de sensores no fundo do mar, revelando segredos cósmicos.
Em uma descoberta que promete revolucionar a astronomia, cientistas detectaram um neutrino com energia recorde no fundo do Mar Mediterrâneo. A partícula, conhecida como “fantasma” por sua capacidade de atravessar matéria sem interagir, foi capturada pela rede de sensores do Telescópio de Neutrinos do Quilômetro Cúbico (KM3NeT), um projeto internacional que ainda está em construção. O neutrino, denominado KM3-230213A, possui uma energia impressionante de 220 milhões de bilhões de elétron-volts, tornando-se 30 vezes mais energético que qualquer outro já detectado.
A detecção, realizada em 13 de fevereiro de 2023, foi publicada na revista Nature e representa um marco na astronomia de neutrinos. Essas partículas, que quase não têm massa, são capazes de viajar por distâncias cósmicas sem serem alteradas, passando por estrelas, planetas e galáxias inteiras. Por isso, são consideradas mensageiras ideais para explorar os fenômenos mais extremos do universo, como buracos negros supermassivos, explosões de raios gama e remanescentes de supernovas.
“Os neutrinos são mensageiros cósmicos especiais, trazendo-nos informações únicas sobre os mecanismos envolvidos nos fenômenos mais energéticos e permitindo-nos explorar os confins mais distantes do universo”, explicou Rosa Coniglione, vice-porta-voz do KM3NeT e pesquisadora do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália (INFN).
Energia Inimaginável
A energia do neutrino KM3-230213A é tão colossal que supera em 30.000 vezes a energia produzida pelo Large Hadron Collider (LHC), o maior acelerador de partículas do mundo, localizado no CERN, na Suíça. Para se ter uma ideia, a energia liberada por esse único neutrino equivale à fissão de um bilhão de átomos de urânio. “É um número impressionante quando comparamos as energias de nossos reatores nucleares com este único neutrino etéreo”, destacou Brad K. Gibson, coautor do estudo.
A detecção foi possível graças ao detector ARCA, uma das duas instalações do KM3NeT, localizada a 3.450 metros de profundidade no Mediterrâneo, próximo à costa da Sicília. Embora o telescópio ainda esteja em construção, com apenas 10% de seus componentes instalados, ele foi capaz de captar o sinal do neutrino, que acionou mais de um terço dos sensores ativos. A partícula deixou um rastro de mais de 28.000 fótons de luz, permitindo que os cientistas rastreassem sua trajetória.
Uma nova era na astronomia
A descoberta abre um novo capítulo na astronomia de neutrinos, oferecendo uma janela única para o estudo de fenômenos cósmicos extremos. “O KM3NeT começou a explorar uma faixa de energia e sensibilidade onde os neutrinos detectados podem se originar de fenômenos astrofísicos extremos”, afirmou Paschal Coyle, porta-voz do KM3NeT e pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França.
Os cientistas acreditam que o neutrino detectado veio de além da Via Láctea, possivelmente de um ambiente extremo, como um buraco negro supermassivo ou uma explosão de raios gama. No entanto, a origem exata ainda não foi identificada. Durante o estudo, os pesquisadores identificaram 12 possíveis blazares — núcleos brilhantes de galáxias ativas — que poderiam ser responsáveis pela criação do neutrino. Mais pesquisas são necessárias para confirmar essa hipótese.
Neutrinos e raios cósmicos
A detecção de neutrinos como o KM3-230213A é crucial para entender a origem dos raios cósmicos, partículas de alta energia que bombardeiam a Terra constantemente. Esses raios, compostos principalmente de prótons ou núcleos atômicos, são liberados por fenômenos cósmicos extremos, mas sua origem exata ainda é um mistério. Os neutrinos, por sua vez, são produzidos quando os raios cósmicos interagem com a matéria ou a radiação cósmica de fundo, remanescente do Big Bang.
“Compreender de onde esses neutrinos vêm pode revelar mais sobre a origem dos raios cósmicos e os mecanismos que os produzem”, explicou Aart Heijboer, coordenador de física do KM3NeT e professor do Instituto Nacional Holandês de Física Subatômica.
O futuro do KM3NeT
O KM3NeT, que inclui duas instalações principais — ARCA e ORCA —, ainda está em construção, mas já demonstrou seu potencial revolucionário. Quando concluído, o telescópio será capaz de detectar neutrinos com uma precisão sem precedentes, permitindo que os cientistas explorem os fenômenos mais energéticos do universo.
“Esta detecção é apenas o começo. Com o KM3NeT totalmente operacional, poderemos desvendar segredos cósmicos que até agora estavam além do nosso alcance”, disse Erik K. Blaufuss, astrofísico da Universidade de Maryland, em um artigo que acompanha o estudo.
A descoberta do neutrino KM3-230213A não apenas estabelece um novo recorde de energia, mas também marca o início de uma nova era na astronomia. Com cada neutrino detectado, os cientistas se aproximam de respostas para algumas das maiores questões do universo: de onde viemos, para onde vamos e o que há além dos confins da nossa galáxia.
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Autoria: Sarah Pacini