Microquasares na Via Láctea Aceleram Raios Cósmicos de Alta Energia, Sugere LHAASO

Cientistas que operam o Observatório de Grande Altitude para Chuvas Atmosféricas (LHAASO), situado em Daocheng, na Prefeitura Autônoma Tibetana de Garzê, província de Sichuan, China, propõem uma alteração fundamental na compreensão da astrofísica de alta energia. A investigação aponta os microquasares — sistemas binários compostos por buracos negros e estrelas companheiras — como os aceleradores primários das partículas mais energéticas que chegam à Via Láctea, os raios cósmicos. Esta proposição busca solucionar uma das questões centrais da astrofísica moderna: a origem desses projéteis cósmicos de altíssima energia.

O LHAASO, que iniciou suas observações em abril de 2019, abrange uma área de 145 hectares e está localizado a uma altitude de 4.410 metros. A essência da nova teoria reside na capacidade dos microquasares de impulsionar partículas a energias extremas, um mecanismo que se alinha com o "joelho" observado no espectro de energia dos raios cósmicos, que ocorre em torno de 1 PeV. A equipe do LHAASO, operando em modo de matriz completa desde 2021, identificou fótons com energias superiores a 1 PeV na região de formação estelar de Cygnus, com o pico de energia registrado alcançando 2,5 PeV.

Cao Zhen, Pesquisador Principal do LHAASO e Acadêmico da Academia Chinesa de Ciências (CAS), destacou que estes estudos esclarecem os mecanismos centrais por trás da gênese dos raios cósmicos e aprofundam o conhecimento sobre os processos físicos extremos inerentes aos sistemas de buracos negros. Um anúncio relacionado, feito em fevereiro de 2024, detalhou a descoberta de uma estrutura de bolha de raios gama de ultra-alta energia na região de Cygnus, indicando a presença de um "super acelerador cósmico natural". O LHAASO é um projeto de infraestrutura científica nacional chave na China, focado no estudo de raios cósmicos com energias que variam de centenas de GeV a alguns EeV.

Historicamente, remanescentes de supernovas eram considerados os principais aceleradores galácticos. Contudo, dados recentes, incluindo os do observatório HAWC, sugerem que microquasares, como o V4641 Sagittarii, também emitem fótons de energia ultra-alta, antes associados apenas a quasares distantes. A confirmação de que os microquasares são os aceleradores primários até a faixa de 20 PeV refinaria os modelos astrofísicos atuais sobre a aceleração de partículas na galáxia. A capacidade de acelerar prótons a energias que excedem 1 PeV, como observado no sistema SS 433, demonstra a potência desses aceleradores naturais.

As implicações desta pesquisa estendem-se à física de partículas e à cosmologia, pois os raios cósmicos são partículas carregadas, primariamente prótons, cuja origem é um enigma central. Enquanto raios cósmicos de energia mais baixa geralmente se originam dentro da Via Láctea, os de energia ultra-alta (acima de 1 EeV) têm origem extragaláctica, como demonstrado por observações anteriores do IceCube em 2017. A nova evidência, focada em fontes galácticas como os microquasares, sugere que a aceleração de partículas até o "joelho" do espectro ocorre dentro da nossa própria galáxia por esses sistemas de buraco negro de massa estelar. A colaboração LHAASO, que inclui cientistas de países como Austrália e Tailândia, está posicionada para resolver o mistério da origem dos raios cósmicos galácticos com esta nova linha de evidência.