Os pesquisadores detectaram recentemente um raio cósmico de “energia ultra-alta”, que é o mais poderoso desde que a famosa partícula “Oh My God” foi detectada em 1991. Eles não têm ideia de onde ele veio.
Quando poderosos raios cósmicos atingem moléculas de gás na atmosfera da Terra, eles criam uma cascata de partículas energéticas que são detectadas no solo. Ao rastrear estas partículas até à sua fonte, os investigadores podem estimar quão poderoso era o raio cósmico original. (Crédito da imagem: Universidade Metropolitana de Osaka/L-INSIGHT, Universidade de Kyoto/Ryuunosuke Takeshige)
Os pesquisadores detectaram um dos raios cósmicos mais poderosos já vistos atingindo a Terra – mas não têm ideia do que o causou ou de onde veio. A partícula extremamente energética, que recebeu o nome de uma deusa japonesa, chegou da direcção de um vazio no universo onde quase nada existe, de acordo com uma nova pesquisa.
Os raios cósmicos são partículas altamente energéticas, constituídas principalmente por prótons ou núcleos de hélio, que chovem constantemente por cada centímetro quadrado do universo (incluindo nossos corpos).
Mas uma pequena subsecção de raios cósmicos, que atinge a Terra aproximadamente uma vez por quilómetro quadrado todos os anos, é acelerada para níveis de energia ainda maiores por alguns dos fenómenos mais intensos do Universo.
Essas partículas extra-energéticas, conhecidas como “raios cósmicos de energia ultra-alta”, têm pelo menos um exa-electron-volt (EeV), ou 1 quintilhão (1 seguido de 18 zeros) electron-volts, de energia, que é em torno de um milhões de vezes mais energética do que as partículas mais rápidas dos aceleradores de partículas feitos pelo homem.
Em 21 de maio de 2021, os pesquisadores detectaram um desses raios cósmicos sobrecarregados com o projeto Telescope Array – um detector feito de subestações individuais cobrindo mais de 270 milhas quadradas (700 quilómetros quadrados) em Utah.
Esta partícula em particular tinha impressionantes 244 EeV de energia, o que a torna o raio cósmico mais energético desde a partícula “Oh My God” (OMG) em 1991 – o raio cósmico mais poderoso já detectado, que tinha uma energia de 320 EeV e viajou a mais de 99,9% da velocidade da luz .
Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka (OMU) descreveram o recente raio cósmico em um novo estudo que será publicado na revista Science em 24 de Novembro.
Eles chamaram a misteriosa partícula de “Amaterasu” em homenagem à deusa do sol da religião xintoísta que se acredita ser ajudaram a criar o Japão.
Os raios cósmicos do Sol e de outras partes do universo criam um “brilho atmosférico” colorido quando atingem a atmosfera da Terra. (Crédito da imagem: NASA/JSC)
“Quando descobri este raio cósmico de ultra-alta energia (UHE), pensei que devia ter havido um erro, pois mostrava um nível de energia sem precedentes nas últimas 3 décadas”, disse o principal autor do estudo, Toshihiro Fujii, astrofísico da OMU . , disse em comunicado .
Os cientistas não têm certeza de onde exactamente veio o raio UHE. “A direcção de sua chegada aponta para um vazio na estrutura em grande escala do Universo ”, escreveram os pesquisadores na Science. Esta região não possui galáxias, nebulosas ou outras estruturas cósmicas conhecidas.
É possível que o raio cósmico tenha se originado em outro lugar e tenha sido desviado em nossa direcção por campos magnéticos que cercam uma estrela ou outro objecto massivo.
No entanto, os raios cósmicos UHE têm menos probabilidade de serem desviados do que os seus homólogos menos energéticos, escreveram os investigadores.
Também não está claro o que poderia ter produzido um raio cósmico tão poderoso. Os investigadores sugeriram várias fontes possíveis, incluindo explosões de super-novas, fusões de buracos negros e pulsares.
Mas a partícula também pode vir de “fenómenos astronómicos desconhecidos e novas origens físicas além do Modelo Padrão [da física]”, disse Fujii.
Os pesquisadores também ainda não têm certeza do que causou a partícula OMG em 1991.
A equipe espera que os observatórios da próxima geração sejam capazes de rastrear as origens dessas partículas UHE e ajudar a revelar o que as causa.
Uma enorme região de manchas solares composta por pelo menos seis grupos diferentes de manchas solares emergiu no lado mais próximo do Sol. O “arquipélago” de manchas escuras está cuspindo tempestades solares a um ritmo alarmante e a Terra em breve estará na linha de fogo.
Um “arquipélago de manchas solares” com mais de 15 Terras tornou-se recentemente visível na parte mais próxima do Sol em relação à Terra. As manchas escuras podem cuspir tempestades solares directamente sobre nós. (Crédito da imagem: NASA/SDO/HMI)
Uma das maiores e mais densamente povoadas regiões de manchas solares observadas em mais de uma década apareceu na parte mais próxima do Sol em relação à Terra – e começou a desencadear uma enxurrada de tempestades solares que estão abalando fortemente a superfície da nossa estrela natal. O aparecimento das manchas solares poderá tornar estas semanas interessantes para a Terra, que em breve estará na linha de fogo destas manchas escuras eruptivas .
O primeiro grupo de manchas solares, denominado AR3490, girou para o lado mais próximo do Sol em 18 de Novembro, sobre o ombro nordeste da estrela. A mancha escura foi rapidamente seguida por outro grupo de manchas solares, AR3491, que o seguiu, informou o Spaceweather.com .
Os cientistas já sabiam que os grupos de manchas solares estavam a caminho porque estavam rastreando “tremores heliosísmicos”, ou ondulações na superfície do Sol, na área. A região das manchas solares é “tão grande que está afetando a forma como todo o Sol vibra”, escreveram representantes do Spaceweather.com.
Desde que surgiram, os grupos de manchas solares dividiram-se e deram origem a novas manchas escuras, incluindo AR3492, AR3495, AR3496 e AR3497, que criaram um “arquipélago solar de manchas solares”, informou o site de notícias astronómicas EarthSky .
No total, a enorme colecção de manchas solares se estende por cerca de 200 mil quilómetros de diâmetro, o que é mais de 15 vezes maior que a Terra, de acordo com Spaceweather.com.
A região das manchas solares cobre uma parte considerável da superfície próxima do Sol. (Crédito da imagem: NASA/SDO/HMI)
As manchas solares já cuspiram pelo menos 16 erupções solares de classe C e 3 de classe M – que são a terceira e a segunda classes de erupção mais fortes, respectivamente – nos últimos 4 dias, de acordo com SpaceWeatherLive.com . E os especialistas alertam que poderá haver muito mais dessas explosões nas próximas semanas, bem como explosões potencialmente de classe X , o tipo mais forte de explosão solar .
As erupções iminentes também podem gerar ejecções de massa coronal (CMEs), ou enormes bolhas de partículas solares carregadas, que podem atingir a Terra e desencadear fortes tempestades geomagnéticas, que podem causar apagões de rádio e desencadear exibições vibrantes de auroras.
Um videoclipe da enorme região de manchas solares aparecendo sobre o ombro nordeste do sol. (Crédito da imagem: NASA/SDO/HMI)
Os astrónomos também detectaram vários grandes anéis de plasma, conhecidos como proeminências solares, crescendo acima de algumas das manchas solares do grupo. Os maiores loops elevam-se a mais de 40.000 milhas (64.000 km) acima da superfície, de acordo com a EarthSky, e podem romper-se e lançar-se para o espaço a qualquer momento, deixando temporariamente para trás enormes “cânions de fogo” na superfície do Sol.
Pelo menos três grupos de manchas solares também surgiram no hemisfério sul do Sol nos últimos dias.
Durante o máximo solar, as manchas solares tornam-se muito mais frequentes e aumentam de tamanho à medida que os campos magnéticos do Sol se emaranham, permitindo que as manchas escuras cresçam mais facilmente.
As últimas manchas escuras constituem “provavelmente a maior região de manchas solares que vi até agora no ciclo solar [actual]”, Chris Wicklund , meteorologista e fotógrafo de auroras, escreveu no X (anteriormente conhecido como Twitter). “Os próximos 14 dias podem ser muito interessantes”, acrescentou.
Sob o brilho do Sol, um número desconhecido de asteróides próximos da Terra movem-se em órbitas invisíveis. Uma nova geração de telescópios infravermelhos poderia ser a nossa melhor defesa contra potenciais desastres.
Qualquer asteróide com mais de 50 m de diâmetro é capaz de romper a atmosfera da Terra e atingir o solo. O brilho do sol pode estar nos cegando para milhares deles. (Crédito da imagem: Nicholas Forder)
Na manhã de 15 de Fevereiro de 2013, um meteoro do tamanho de um semi-reboque disparou na direcção do sol nascente e explodiu em uma bola de fogo sobre a cidade de Chelyabinsk, na Rússia.
Brilhando brevemente mais que o próprio Sol, o meteoro explodiu com 30 vezes mais energia do que a bomba que destruiu Hiroshima, explodindo a cerca de 22 quilómetros acima do solo.
A explosão quebrou janelas de mais de 7.000 edifícios , cegou temporariamente pedestres, causou queimaduras ultravioleta instantâneas e feriu mais de 1.600 pessoas . Felizmente, nenhuma morte conhecida resultou.
O meteoro de Chelyabinsk é considerado o maior objecto espacial natural a entrar na atmosfera da Terra em mais de 100 anos. No entanto, nenhum observatório na Terra previu isso. Chegando da direcção do sol, a rocha permaneceu escondida no nosso maior ponto cego, até que fosse tarde demais.
Eventos como estes são, felizmente, incomuns. Rochas do tamanho do meteoro de Chelyabinsk – cerca de 20 metros de largura – rompem a atmosfera da Terra uma vez a cada 50 a 100 anos, de acordo com uma estimativa da Agência Espacial Europeia ( ESA ) .
Asteróides maiores atacam com ainda menos frequência. Até à data, os astrónomos mapearam as órbitas de mais de 33.000 asteróides próximos da Terra e descobriram que nenhum representa um risco de atingir o nosso planeta pelo menos durante o próximo século.
Mas não se pode calcular o risco de um asteróide que não se pode ver – e há milhares deles, incluindo alguns suficientemente grandes para destruir cidades e potencialmente desencadear eventos de extinção em massa, movendo-se em trajectórias desconhecidas em torno da nossa estrela, disseram especialistas.
Ciência Viva. É uma dura realidade que deixa os astrónomos preocupados com as possíveis consequências e motivados para encontrar o maior número no nosso sistema solar possível de asteróides escondidos .
Assim que soubermos da sua existência, os asteróides mortais podem ser monitorizados e desviados, se necessário, ou, se tudo o resto falhar, as populações podem ser avisadas para se deslocarem para evitar vítimas em massa.
“O objecto mais problemático é aquele que você não conhece”, disse Amy Mainzer , professora de ciências planetárias da Universidade do Arizona e investigadora principal de duas missões de caça a asteróides da NASA, ao WordsSideKick.com. “Se pudermos saber o que está por aí, poderemos ter uma estimativa muito melhor do verdadeiro risco.”
Assassinos do sol
Uma animação que descreve as posições de milhares de objectos próximos da Terra (NEOs) em Janeiro de 2018. Hoje, a NASA conhece mais de 33.000 NEOs, embora a região ao redor do Sol continue a ser um grande ponto cego. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)
A qualquer momento, o sol esconde incontáveis asteróides. Isso inclui um elenco de asteróides Apollo em constante rotação – objectos próximos à Terra que passam a maior parte do tempo muito além da órbita da Terra, mas ocasionalmente cruzam o caminho do nosso planeta para se aproximar do Sol – bem como a misteriosa classe de asteróides chamada Atens. , que orbitam quase inteiramente no interior da Terra, sempre no lado diurno do planeta.
“Os asteróides Aten são os mais perigosos, porque cruzam a órbita da Terra por pouco no seu ponto mais distante”, disse Scott Sheppard , cientista da Carnegie Institution for Science, ao WordsSideKick.com. “Você nunca veria um chegando, até certo ponto, porque eles nunca estão na escuridão do céu nocturno.”
Tal como acontece com todos os asteróides, a maioria destas rochas espaciais escondidas são provavelmente pequenas o suficiente para queimarem completamente na atmosfera da Terra ao entrarem em contacto.
Mas estima-se que também existam muitos asteróides não descobertos medindo mais de 140 m de diâmetro – grandes o suficiente para sobreviver ao mergulho na atmosfera e causar danos locais catastróficos no momento do impacto, disse Mainzer. Asteróides com esse potencial destrutivo são às vezes apelidados de “assassinos de cidades”.
“Achamos que encontramos cerca de 40% desses asteróides na vizinhança de 140 metros”, disse Mainzer. De acordo com estimativas da NASA , restam cerca de 14.000 para serem encontrados.
Quão comuns são os impactos de asteróides? Depende do tamanho. (Crédito da imagem: John Strike)
Também pode haver objectos muito, muito maiores, aguardando-nos sob o brilho do sol. Embora excepcionalmente raros, um punhado de asteróides “assassinos de planetas” – que medem mais de 1 km de diâmetro e são capazes de levantar poeira suficiente para desencadear um evento de extinção global – podem estar escondidos sob o brilho do Sol, disse Sheppard.
Os pesquisadores estavam procurando asteróides perto de Vénus, aproveitando o tempo de vários grandes telescópios para varrer o horizonte por cinco a 10 minutos todas as noites no crepúsculo, quando descobriram 2022 AP7 – um gigante de 1,5 km de largura com um peculiar período de cinco anos. órbita que torna a rocha espacial gigante quase permanentemente invisível aos telescópios.
“Quando está no céu nocturno, está no ponto mais distante do sol e é muito fraco”, disse Sheppard. “O único momento em que é um pouco brilhante é quando está no interior da Terra, perto do sol.”
Actualmente, o 2022 AP7 cruza a órbita da Terra apenas quando o nosso planeta e o asteroide estão em lados opostos do Sol, tornando-o inofensivo. No entanto, essa lacuna diminuirá lentamente ao longo de milhares de anos, aproximando cada vez mais os dois objectos de uma colisão potencialmente catastrófica. E provavelmente não é o único.
“Através de nossa pesquisa até o momento, descobrimos que há definitivamente mais asteróides Aten com quilómetros de tamanho para serem encontrados”, acrescentou Sheppard.
Um quebra-cabeça ofuscante
Uma ilustração de um grande asteróide próximo à Terra capturado pelo brilho do sol. (Crédito da imagem: DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine)
O levantamento de asteróides próximos ao Sol representa um desafio único para os astrónomos. A maioria dos telescópios espaciais olham para o lado nocturno do planeta, para evitar o brilho solar e os danos causados pela radiação. Enquanto isso, os telescópios terrestres enfrentam restrições ainda maiores.
“Não só o brilho do sol é um problema, mas o momento também é um grande problema”, disse Sheppard. “O sol tem que se pôr em uma determinada posição abaixo do horizonte antes mesmo de deixarem você abrir o telescópio, e o céu tem que estar escuro o suficiente para que você possa tirar imagens e não saturar.”
Assim que o Sol atinge esta posição fugaz, os telescópios terrestres têm menos de 30 minutos para examinar a área perto da borda do Sol antes que este mergulhe abaixo do horizonte e desapareça completamente de vista, acrescentou Sheppard.
Durante este breve período, os telescópios terrestres têm o desafio adicional de observar directamente através da atmosfera da Terra, que parece mais espessa perto do horizonte e faz com que a luz de objectos distantes pisque e se difunda.
Os gases na atmosfera também absorvem muitos comprimentos de onda de luz infravermelha – a radiação térmica que os astrónomos utilizam para detectar alguns dos objectos mais ténues e mais frios do Universo .
Não é um cenário ideal para detectar pedaços de entulho pequenos, escuros e em movimento rápido.
“É por isso que você precisa ir para o espaço”, disse Luca Conversi , gerente do Centro de Coordenação de Objectos Próximos à Terra (NEO) da ESA, ao WordsSideKick.com.
Salvação no espaço
Um diagrama que mostra a nave espacial NEOMIR proposta pela ESA em órbita entre a Terra e o Sol. O NEOMIR, juntamente com o NEO Surveyor da NASA, irá procurar asteróides obscurecidos pelo brilho do Sol que os telescópios terrestres não conseguem ver. (Crédito da imagem: ESA)
Orbitando centenas de quilómetros acima da Terra e muito além, os telescópios espaciais estão livres dos efeitos de distorção da atmosfera do planeta. Isto abre uma ferramenta poderosa nos seus arsenais: imagens infravermelhas , ou a capacidade de detectar o calor proveniente de objectos espaciais, em vez de apenas a luz solar reflectida que torna os objectos detectáveis por telescópios de luz visível.
“Apenas uma pequena porção da superfície de um asteroide é iluminada pelo Sol, mesmo no espaço”, disse Conversi. “Então, em vez de olhar para a luz solar reflectida na superfície, [os telescópios infravermelhos] olham para a emissão térmica do próprio asteróide, para que possamos encontrá-lo.”
Isto significa que mesmo os asteróides que são visualmente escuros, como o recentemente visitado asteróide Bennu , brilham “como carvões incandescentes” quando vistos no infravermelho, disse Mainzer.
Actualmente, há apenas um telescópio espacial infravermelho que está procurando activamente por asteróides próximos à Terra – o Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer, ou NEOWISE. Lançado em 2009 simplesmente como WISE, o telescópio foi projectado para detectar objectos distantes da Terra.
Mas em 2013, após o incidente de Chelyabinsk, o WISE foi despertado de uma hibernação de dois anos como NEOWISE, com um novo software e uma nova missão para detectar asteróides próximos da Terra potencialmente problemáticos.
Mas o NEOWISE nunca foi capaz de olhar em direcção ao sol – e espera-se que sua missão termine definitivamente em Julho de 2024, disse Mainzer. Isso deixará a detecção de novos asteróides apenas nas mãos de pesquisas terrestres até que a próxima geração de telescópios espaciais possa ser lançada no final desta década.
“Vá olhar para cima.”
Arte conceitual da espaço-nave NEO Surveyor planeada da NASA, que poderá ser lançada já em 2027. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona)
Duas naves espaciais planeadas devem ajudar a desmistificar significativamente os perigos da zona cega solar: o NEO Surveyor da NASA , actualmente planeado para ser lançado em 2027, e o NEOMIR da ESA , que ainda está em sua fase inicial de planeamento e será lançado não antes de 2030, disse Conversi.
Ambas as naves espaciais serão equipadas com detectores infravermelhos e altas cortinas solares que lhes permitirão procurar asteróides muito próximos do brilho do Sol, e ambas orbitarão no primeiro ponto de Lagrange (L1) entre a Terra e o Sol, onde a atracção gravitacional de os dois objectos estão equilibrados.
O NEO Surveyor completará uma varredura completa do céu a cada duas semanas, dividindo seu foco igualmente entre os lados do sol ao amanhecer e ao anoitecer, disse Mainzer, o investigador principal do NEOWISE e do NEO Surveyor. Espera-se que o telescópio descubra principalmente objectos próximos à Terra variando de 50 a 100 m (164 a 328 pés) de largura.
Enquanto isso, o NEOMIR complementaria o NEO Surveyor, examinando uma área em forma de anel ao redor do Sol a cada seis horas ou mais, disse Conversi. Entre as duas naves espaciais, mesmo asteróides tão pequenos como o meteoro de Chelyabinsk deverão ser avistados algures nas suas órbitas muito antes do impacto, disseram os investigadores.
“De acordo com as nossas previsões, o NEOMIR teria visto o meteoro de Chelyabinsk cerca de uma semana antes do impacto”, disse Conversi. “Tempo mais que suficiente para alertar a população e tomar algumas medidas”.
No caso de um pequeno meteoro do tamanho de Chelyabinsk que explode antes de atingir o solo, essas medidas poderiam incluir alertar as pessoas na zona de impacto para se abrigarem e ficarem longe das janelas.
Espera-se que objectos maiores sejam detectados muito antes da data do impacto, permitindo que as pessoas evacuem a área, se necessário. Os “assassinos de planetas” requerem anos de planeamento para serem desviados com segurança , mas também são os mais fáceis de detectar com bastante antecedência.
Mas com o NEO Surveyor e o NEOMIR a anos de distância de ver a luz do dia, os astrónomos continuarão a confiar nos melhores métodos terrestres disponíveis para analisar os mistérios do Sol.
Mesmo com estas naves espaciais operacionais, uma pequena percentagem de asteróides próximos do Sol provavelmente permanecerá indetectável, disse Conversi. Felizmente, os riscos de um impacto mortal permanecem baixos e esperamos que só diminuam à medida que os astrónomos recolham mais e melhores informações.
“Vá olhar para cima”, disse Mainzer. “Faça uma pesquisa melhor e você poderá reduzir bastante a incerteza.”
