Origem de antimatéria que chega à Terra podem ser pulsares próximos
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper |
O misterioso excesso de uma determinada partícula de antimatéria que atinge a Terra pode estar prestes a ser desvendado. Contrariando a conclusão de estudos anteriores, uma nova pesquisa mostra que, talvez, os pósitrons são enviados ao nosso planeta por um pulsar chamado PSR J2030+4415.
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A antimatéria, ao contrário do que vemos em algumas histórias de ficção, não representa nenhum risco para nós, seres vivos do planeta Terra — até porque a quantidade de antimatéria no universo é quase irrelevante, considerando a quantidade de matéria “normal”.
Mesmo assim, as partículas de pósitrons que viajam do espaço e chegam aqui são um mistério para os cientistas. Ninguém sabe exatamente como e onde elas são produzidas no universo. Os pósitrons são a “versão oposta” dos elétrons: possuem a mesma massa, porém a carga elétrica oposta (positiva).
Um dos candidatos a produtores de pósitrons é um tipo de estrela de nêutrons chamado pulsar. Trata-se de uma estrela massiva que explodiu em supernova, deixando para trás um núcleo extremamente denso — mais massivo que o Sol e com apenas 15 km de diâmetro, em média.
Um estudo de 2017 mostrou que mesmo os pulsares próximos estão muito longe de nós para serem a fonte de antimatéria detectada aqui na Terra. É que o fluxo emitido por esses objetos é muito difuso para ser detectado aqui, então o excesso de pósitrons encontrados em nosso planeta deveria ter uma origem mais “exóticas” do que pulsares próximos.
Contudo, essa não foi a última palavra sobre o assunto. Pulsares ainda são objetos muito estranhos e há muito sobre eles que os cientistas ainda não sabem. Os autores do novo artigo dizem que um estudo mais detalhado poderia fortalecer a ideia de que pulsares são, de fato, a fonte de antimatéria que atinge a Terra.
O longo filamento do pulsar J2030
O pulsar PSR J2030+4415 foi observado por 10 anos, com diferentes instrumentos, para acompanhar sua jornada pelo espaço na velocidade de 1,6 milhão de km/h. Em especial, os autores do novo estudo estavam interessados em um feixe de aproximadamente 7 anos-luz de comprimento, emitido pelo pulsar.
Com um filamento tão grande, os autores imaginaram que estruturas como essa poderiam ser uma fonte significativa de pósitrons, pois há muita energia envolvida nesses processos de emissão de jatos. Os pulsares são objetos extremos, com rotação rápida e campos magnéticos poderosos.
Essas forças aceleram as partículas e causam radiação de alta energia, resultando na produção de pares de elétrons e pósitrons — como Albert Einstein demonstrou na sua equação E=mc². Os pósitrons e elétrons estão contidos no vento estelar do pulsar e os poderosos campos magnéticos mantêm o vento confinado. Isso significa que as partículas não deviam viajar até chegar em nosso planeta, mas algo estranho aconteceu.
No caso do pulsar J2030, o vento o segue à medida que o objeto se desloca no espaço. Isso produz um arco de choque à sua frente, mas esse arco parou há algumas décadas. Com isso, o pulsar e seu vento o alcançaram, o que levou à interação entre o pulsar e o campo magnético interestelar.
O vazamento de antimatéria
De acordo com Roger Romani, coautor do estudo, “isso provavelmente desencadeou um vazamento de partículas”, no qual “o campo magnético do vento do pulsar se ligou ao campo magnético interestelar, e os elétrons e pósitrons de alta energia esguicharam por um bocal formado por essa conexão”.
Após esse escape de partículas, elas encontraram novas linhas de campo magnético para seguir e diminuíram a velocidade, movendo-se ao longo dessas linhas no meio interestelar a cerca de um terço da velocidade da luz. Enquanto isso, as partículas emitiram raios X, que por sua vez foram detectados pelo telescópio Chandra na forma de um filamento extraordinariamente longo.
Os autores disseram que estão apenas começando a entender quando esses filamentos de raios X brilham, indicando aumento das emissões de pósitrons. Se eles puderem prever esses picos com antecedência, poderão organizar novas campanhas de observações com o Chandra para acompanhar todo o processo.
Se combinados com outros dados, os resultados dessas imagens de raios X serão “uma ferramenta poderosa para sondar as condições necessárias para uma reconexão [de linhas de campos magnéticos] eficiente [para o escape de pósitrons]”. Em outras palavras, o estudo é promissor mas ainda serão necessárias novas observações para comprovar se a antimatéria vem, de fato, dos pulsares próximos à Terra.
O artigo foi publicado no The Astrophysical Journal.
Fonte: NASA; via: Universe Today