Um telescópio no Tibete, composto por detectores de plástico e tanques de água subterrâneos, observou a luz de energia mais alta já vista até o momento – e veio de uma das fontes de luz mais famosas do céu.

Pela primeira vez, uma equipe de cientistas de 28 instituições da China, do Tibete e do Japão relatou ter medido fótons, partículas de radiação eletromagnética, com mais de 100 tera-elétron-volts (TeV) de energia, algo próximo à energia cinética de uma abelha em voo (o que é uma quantidade incrível, considerando que estamos falando de partículas de luz individuais!). A fonte, a Nebulosa do Caranguejo, é uma estrela de nêutrons em movimento giratório que continua a impressionar os astrofísicos com suas incríveis propriedades físicas. Descobertas como essa podem potencialmente abrir uma janela para os tipos de processos físicos de difícil acesso em laboratórios localizados na Terra.



O experimento que descobriu a luz usa uma ferramenta familiar de astronomia de alta energia: um conjunto de detectores de alta altitude. Ele consiste em duas partes e está localizado em Yangbajain, no Tibete, a mais de 4 km acima do nível do mar. No solo está a matriz do Tibet AS, com 597 detectores de plástico cobrindo uma área de 65.700 metros quadrados. Enterrado sob esses detectores está a matriz do Tibete MD, com 64 tanques cada, contendo cerca de 21.000 galões de água em estado líquido. As partículas viajam à velocidade da luz (ou quase à velocidade da luz) até atingirem os detectores, cujo material de detecção tem uma velocidade máxima mais lenta para a luz do que o vácuo ou o ar. Isso cria um pequeno flash semelhante a uma onda de choque, mas para a luz, que é detectável com o equipamento sensível à luz.

Após mais de três anos de observação, a equipe coletou dados suficientes e entendeu o potencial de ruído no detector bem o suficiente para determinar que eles estavam vendo muita luz de alta energia proveniente da Nebulosa do Caranguejo. Eles observaram 24 eventos que se pareciam com fótons e tinham energias superiores a 100 TeV, incluindo dois eventos potenciais com cerca de 450 TeV de energia, de acordo com o artigo aprovado para publicação na Physical Review Letters.

Como eles sabem de onde a luz veio? Os caminhos de partículas como elétrons, prótons e nêutrons dobram-se nos campos magnéticos da galáxia, por isso é difícil ter certeza de sua origem. Mas os fótons não mudam de direção nesses campos, então você pode apenas observar a direção de onde eles chegaram ao detector e rastreá-los até a fonte.

Estas não são as partículas de energia mais alta já descobertas – alguns outros detectores mediram prótons interestelares e núcleos atômicos com níveis de energia impressionantes. Mas esse seria um recorde de fótons.

A Nebulosa do Caranguejo é o remanescente de uma supernova registrada por astrônomos chineses no ano 1054, e é hoje uma nuvem de gás e poeira com uma estrela de nêutrons girando regularmente no centro, o Pulsar do Caranguejo, a cerca de 6.500 anos-luz de distância. Este objeto é amplamente estudado graças ao interesse em pulsares giratórios e seu comportamento e ao fato de ser um remanescente de supernova cuja fonte conhecemos. Agora, os pesquisadores confirmaram que também é uma fonte da luz de maior energia observada aqui na Terra. Eles explicam que esse processo é provavelmente originário da dispersão inversa de Compton, ou elétrons viajando quase à velocidade da luz perto do pulsar, interagindo e transferindo energia para os fótons, que então observamos na Terra.

Esta pesquisa continua a ajudar os cientistas a entender os processos que ocorrem em nosso universo. Talvez os pesquisadores um dia observem a primeira luz peta-elétron-volt.