PeVatron na Via Láctea: Astrônomos Confirmam o Acelerador de Partículas Mais Poderoso da Galáxia

O que você precisa saber

• Perto da estrela Altair, no céu de verão, os astrônomos confirmaram uma fonte que lança prótons pela Via Láctea com energia cerca de mil vezes maior que a do LHC, o maior acelerador de partículas da Terra.
• Para provar que a fonte acelera prótons — e não elétrons, que produzem um brilho parecido — os cientistas combinaram dados de três telescópios diferentes: Fermi, FUGIN e Chandra.
• A técnica usada agora pode servir para confirmar dezenas de outros candidatos a “PeVatron” espalhados pela Galáxia.

Imagine apontar o dedo para o céu numa noite limpa e mirar Altair, uma das estrelas mais brilhantes que vemos daqui da Terra. Nada ali parece fora do comum — só mais um ponto de luz entre milhões. Mas bem perto dela, escondida na escuridão entre as estrelas, existe uma espécie de máquina natural tão poderosa que faz o maior acelerador de partículas já construído pela humanidade parecer um brinquedo.

Essa “máquina” está disparando prótons pela Via Láctea com energias que a ciência simplesmente não sabe reproduzir em laboratório. Os astrônomos sempre desconfiaram que lugares assim existiam escondidos pela Galáxia. Só que prová-lo é outra história — é como ouvir um barulho estranho vindo do cômodo ao lado e não conseguir descobrir se é o vento, o gato ou um cano furado, porque você não pode entrar para checar.

Um time de cientistas liderado por Tsunefumi Mizuno, da Universidade de Hiroshima, no Japão, finalmente conseguiu “entrar no cômodo”. Com um verdadeiro trabalho de detetive espacial, cruzando dados de três telescópios diferentes, eles confirmaram que a fonte batizada de LHAASO J1912+1014u é, de fato, um acelerador natural de prótons — o que os cientistas chamam de PeVatron.

Raios cósmicos: partículas mais rápidas do que qualquer coisa que já construímos

Os raios cósmicos são, na maior parte, só prótons — as mesmas partículas que existem no núcleo de qualquer átomo do seu corpo. A diferença é a velocidade: alguns viajam com energias que passam de um peta-elétron-volt, ou PeV. Para ter uma ideia do tamanho desse número, isso é cerca de mil vezes mais energético do que qualquer coisa que o Grande Colisor de Hádrons (LHC), o maior acelerador de partículas já construído pela humanidade, consegue produzir.

É como comparar o carrinho de brinquedo mais rápido do mundo com um foguete real: o LHC precisa de um túnel de 27 quilômetros, milhares de ímãs superpotentes e décadas de engenharia para acelerar prótons. Em algum lugar da Galáxia, a natureza faz isso sozinha, sem fios, sem sala de controle e sem manual de instruções. Descobrir onde e como isso acontece é um dos grandes mistérios da astrofísica.

O suspeito: um objeto misterioso na direção da constelação de Áquila

Em 2024, observatórios instalados no Tibete e na China flagraram algo estranho vindo da direção da estrela Altair: raios gama de energia altíssima, batizados de LHAASO J1912+1014u. Raios gama são úteis porque nascem quando partículas aceleradas colidem com gás ao redor, carregando cerca de um décimo da energia da partícula original. Ou seja: encontrar raios gama tão energéticos é como encontrar a pegada de um animal gigante — sinal forte de que um PeVatron pode estar por perto.

O problema é que essa mesma “pegada” também pode ser deixada por elétrons em altíssima velocidade, não só por prótons, e os observatórios originais não tinham resolução suficiente para diferenciar os dois. Era como ver uma pegada enorme na neve sem conseguir dizer se foi um urso ou uma pessoa com botas grandes. LHAASO J1912+1014u podia ser um verdadeiro PeVatron de prótons, ou podia ser só o resto de uma estrela que explodiu, parecendo a mesma coisa à distância.

Três telescópios, uma só resposta

Em vez de confiar em um único instrumento, a equipe de Mizuno reuniu dados de três telescópios sensíveis a partes diferentes da luz. O telescópio espacial Fermi, da NASA, forneceu os dados de raios gama; o levantamento japonês FUGIN trouxe observações de rádio, que mapeiam o gás interestelar ao redor; e o Observatório de raios X Chandra, também da NASA, completou o quadro. Sozinho, nenhum dos três resolvia o mistério — juntos, sim.

Mapa de emissão de raios gama do telescópio Fermi mostrando a região estendida ao redor de LHAASO J1912+1014u, com um círculo tracejado indicando o tamanho da Lua para escala — Os dados de raios gama do telescópio Fermi, da NASA, revelaram a região de emissão ao redor de LHAASO J1912+1014u — o círculo tracejado mostra o tamanho da Lua só para efeito de comparação de escala.

O resultado bateu perfeitamente: a emissão de raios gama se espalhava de um jeito que só prótons explicam, e ela coincidia quase exatamente com o gás mapeado pelo rádio — exatamente o que se esperaria se prótons estivessem colidindo com esse gás. Os raios X do Chandra, por sua vez, mostraram muito pouco do brilho difuso que se esperaria se fossem elétrons. Mizuno comparou o resultado a um antigo provérbio japonês: uma flecha sozinha se quebra fácil, mas três amarradas juntas não se quebram.

Uma pista anterior: as listras de raio-X na supernova de Tycho

Essa não foi a primeira vez que o Chandra ajudou a resolver esse tipo de mistério. Anos antes, o telescópio flagrou um padrão de “listras” de raios X na onda de choque da supernova de Tycho, restos de uma estrela que explodiu há séculos. Foi uma das primeiras provas diretas de que ondas de choque de supernovas conseguem acelerar partículas até energias de raios cósmicos.

Imagem composta do Observatório de raios X Chandra mostrando os restos da supernova de Tycho, com listras de raios X de alta energia em azul na onda de choque — Os restos da supernova de Tycho, vistos pelo Chandra: as listras de raios X em azul na onda de choque foram uma das primeiras provas diretas de que explosões estelares aceleram partículas a energias de raios cósmicos.

Essas listras aparecem porque o campo magnético na onda de choque fica emaranhado em faixas estreitas, prendendo partículas que ganham energia ao girar dentro dele — como uma pista de corrida com curvas bem fechadas, que empurra os carros para velocidades cada vez maiores a cada volta. Esse tipo de pista deu aos cientistas confiança de que explosões estelares e seus restos são, sim, capazes de fabricar partículas tão extremas quanto as que saem de LHAASO J1912+1014u.

Por que essa descoberta importa

Existem dezenas de candidatos a PeVatron espalhados pela Via Láctea, todos aguardando confirmação. O método usado por Mizuno e sua equipe — juntar gama, rádio e raio X em vez de depender de um único instrumento — agora vira uma receita prática para checar todos eles, um por um, até o quadro ficar impossível de contestar. É um passo concreto para resolver um enigma que a astronomia carrega há mais de cem anos: de onde exatamente vêm os raios cósmicos que atingem a Terra o tempo todo.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!

Perguntas frequentes

O que é exatamente um PeVatron?
É o apelido dado pelos astrônomos a qualquer objeto capaz de acelerar partículas, geralmente prótons, até energias de peta-elétron-volts (PeV) — cerca de mil vezes mais do que o maior acelerador de partículas construído na Terra consegue fazer.

Por que raios gama sozinhos não bastavam para provar a descoberta?
Porque tanto prótons quanto elétrons em altíssima energia podem gerar raios gama parecidos. Só combinando dados de rádio (que mostra o gás) e de raios X (que descarta a explicação por elétrons) os cientistas conseguiram fechar a questão.

Essa fonte de partículas é perigosa para a Terra?
Não. Raios cósmicos desse tipo já atingem a Terra constantemente, vindos de todas as direções da Galáxia, e a atmosfera e o campo magnético do nosso planeta nos protegem bem deles. LHAASO J1912+1014u também está a uma distância segura, sem nenhum risco associado.

Onde fica LHAASO J1912+1014u no céu?
Ele fica na direção da constelação de Áquila, perto da estrela Altair, uma das mais brilhantes do céu de verão no hemisfério norte e uma das pontas do chamado Triângulo de Verão.