Utilizando o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), os astrónomos localizaram a origem da poderosa explosão de neutrinos utilizando um fenómeno cósmico notável que funcionou como um telescópio natural. O que eles encontraram desafiou as expectativas.
Os investigadores suspeitaram inicialmente que um buraco negro supermassivo estava a alimentar uma galáxia distante extremamente brilhante associada a um sinal de neutrinos. Em vez disso, as observações mostraram que a energia da galáxia provém da intensa formação estelar. A descoberta fornece evidências importantes que podem ajudar a explicar a origem de muitos dos misteriosos neutrinos de alta energia do universo.
Rastreando uma das partículas mais evasivas do universo
Os neutrinos estão entre as partículas mais misteriosas conhecidas pela ciência. Um grande número deles passa pelo espaço e até pela Terra com muito pouca interação com a matéria. Embora os astrónomos tenham identificado várias galáxias capazes de produzir neutrinos, estas fontes conhecidas são insuficientes para dar conta da grande população de neutrinos de alta energia detectada até agora.
Para investigar a origem de uma dessas partículas, uma equipa internacional de investigadores da MITOS Science Co., LTD., da National Central University, da Chung Yuan Christian University, da Tohoku University, da Fukui University of Technology e do National Astronomical Observatory of Japan conduziu observações de acompanhamento utilizando o ALMA e vários outros telescópios.
O alvo deles era o evento de neutrinos de alta energia IC 210922A, registrado pelo observatório de neutrinos IceCube no Pólo Sul. A pesquisa levou-os a uma galáxia excepcionalmente brilhante conhecida como JCMT0402−0424, localizada a cerca de 11 mil milhões de anos-luz da Terra.
Mistério do Shadow Blaster
Galáxias produtoras de neutrinos previamente identificadas são normalmente alimentadas por buracos negros supermassivos. No entanto, quando os investigadores examinaram o JCMT0402-0424, não encontraram nenhuma evidência das emissões energéticas normalmente associadas a um buraco negro deste tipo.
A galáxia está fortemente coberta por poeira, tornando difícil vê-la na luz visível. No entanto, ele brilha intensamente em comprimentos de onda submilimétricos. Devido à sua natureza furtiva e brilho extremo nesses comprimentos de onda, a equipe o apelidou de “Shadow Blaster”.
Um telescópio natural mostra o núcleo da Galáxia
Os astrônomos conseguiram espiar o interior do Shadow Blaster graças a um alinhamento bem-sucedido com outra galáxia localizada entre ele e a Terra. A gravidade da galáxia em primeiro plano dobrou e amplificou as ondas de rádio vindas do Shadow Blaster, criando efetivamente um telescópio natural.
Este efeito de lente gravitacional produziu imagens mais brilhantes e ampliadas que permitiram ao ALMA estudar a galáxia distante com muito maior detalhe.
As observações de rádio novamente não mostraram nenhum sinal de um buraco negro supermassivo. Em vez disso, os dados apontaram para uma fonte de energia diferente. O gás e a poeira em toda a galáxia parecem ser aquecidos principalmente pela intensa formação estelar.
Os pesquisadores também descobriram um denso “núcleo compacto” no centro do Shadow Blaster. Uma grande quantidade de gás e poeira está contida numa região com apenas cerca de 1.500 anos-luz de tamanho. Um ambiente tão extremo é capaz de gerar neutrinos.
Uma nova explicação para o neutrino de alta energia
Os resultados sugerem que as galáxias com intensa formação estelar podem ser uma fonte importante e anteriormente subestimada de neutrinos de alta energia.
De acordo com a equipe, galáxias estelares compactas e ricas em poeira que passam por rápida formação estelar podem contribuir com uma fração significativa da formação de neutrinos de alta energia. A sua análise sugere que estas galáxias podem representar até 20% da população total de neutrinos de alta energia observados em todo o Universo.
Se for confirmada por pesquisas futuras, esta descoberta poderá mudar significativamente a compreensão dos cientistas sobre como surgem algumas das partículas mais esquivas do Universo.
