Segundo Novo Estudo de Pesquisadores do 'Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam', na Alemanha, Raios Cósmicos Não São Raios, Mas Têm Sim Seu Lado Raio

Olá leitores e leitoras do BS!

 

Pois então, no dia de ontem (26/12) foi postada uma notícia no site Inovação Tecnológica destacando que segundo aponta novo estudo de pesquisadores do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha, os Raios Cósmicos não são raio, mas tem sim seu lado de raio. Entendam melhor essa história pela matéria abaixo.

 

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Raios Cósmicos Não São Raios - Mas Têm Sim Seu Lado Raio

 

Redação do Site Inovação Tecnológica

26/12/2023

 

[Imagem: ASPERA/G.Toma/A.Saftoiu]

Os observatórios de raios cósmicos captam partículas secundárias que compõem o chamado "chuveiro de partículas", criado quando os raios cósmicos chocam-se com as partículas da atmosfera da Terra.

 

Partículas Chamadas Raios Se Comportando Como Raios 

 

No início do século passado, o físico austríaco Victor Hess [1883-1964] descobriu um novo fenômeno que ele batizou de raios cósmicos, que mais tarde lhe rendeu o prêmio Nobel de Física, em 1936.

 

Hess conduziu voos de balão em grandes altitudes para descobrir que a atmosfera da Terra não é ionizada pela radioatividade do solo. Em vez disso, ele confirmou que a origem da ionização era extraterrestre.

 

Posteriormente, descobriu que os raios cósmicos consistem em partículas carregadas do espaço sideral, voando perto da velocidade da luz - ou seja, esses "raios" não são uma radiação. No entanto, o nome "raios cósmicos" sobreviveu a essas descobertas, embora "partículas cósmicas" fosse um nome mais preciso.

 

Agora, Mohamad Shalaby e colegas do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha, realizaram simulações numéricas para seguir as trajetórias de muitas partículas de raios cósmicos e estudar como elas interagem com o plasma circundante, composto por elétrons e prótons. Ao observar raios cósmicos que voavam de um lado a outro da simulação, eles descobriram um novo fenômeno que excita ondas eletromagnéticas no plasma de fundo. Essas ondas exercem uma força sobre os raios cósmicos, que muda seus caminhos sinuosos.

 

Mais importante ainda, este novo fenômeno pode ser melhor compreendido se considerarmos que os raios cósmicos não se comportam como partículas individuais, mas sim como suporte para uma onda eletromagnética coletiva. À medida que essa onda interage com as ondas fundamentais de fundo, estas são fortemente amplificadas, ocorrendo uma transferência de energia.

 

"Essa percepção nos permite considerar os raios cósmicos como se comportando como radiação, e não como partículas individuais neste contexto, assim como Victor Hess acreditou originalmente," comentou o professor Christoph Pfrommer.

 

[Imagem: Mohamad Shalaby et al. - 10.1017/S0022377823001289]

Simulação de raios cósmicos contrafluindo contra um plasma de fundo e excitando uma instabilidade plasmática. É mostrada a distribuição das partículas de fundo que respondem ao fluxo dos raios cósmicos no espaço de fase, que é medido pela posição da partícula (eixo horizontal) e pela velocidade (eixo vertical).

 

Compreensão de Processos Astrofísicos 

 

Uma boa analogia para esse comportamento recém-descoberto são as moléculas individuais de água formando coletivamente uma onda que quebra na costa. "Esse progresso só ocorreu ao considerarmos escalas menores que vinham sendo negligenciadas, e que questionam o uso de teorias hidrodinâmicas efetivas no estudo de processos envolvendo o plasma," explicou Shalaby.

 

Há muitas aplicações dessa instabilidade do plasma, incluindo uma primeira explicação de como os elétrons do plasma térmico interestelar podem ser acelerados até altas energias em remanescentes de supernovas. "Esta instabilidade do plasma recém-descoberta representa um salto significativo na nossa compreensão do processo de aceleração, e finalmente explica porque é que estes remanescentes de supernovas brilham no rádio e nos raios gama," detalhou Shalaby.

 

Além disso, esta descoberta abre caminho para uma compreensão mais profunda dos processos fundamentais do transporte de raios cósmicos nas galáxias, o que representa o maior mistério na nossa compreensão dos processos que moldam as galáxias durante a sua evolução cósmica.

 

Bibliografia: 

 

Artigo: Deciphering the physical basis of the intermediate-scale instability

Autores: Mohamad Shalaby, Timon Thomas, Christoph Pfrommer, Rouven Lemmerz, Virginia Bresci

Revista: Journal of Plasma Physics

Vol.: 932, Number 2

DOI: 10.1017/S0022377823001289

Link: https://arxiv.org/abs/2305.18050

 

Artigo: The mechanism of efficient electron acceleration at parallel non-relativistic shocks

Autores: Mohamad Shalaby, Rouven Lemmerz, Timon Thomas, Christoph Pfrommer

Revista: The Astrophysical Journal

DOI: 10.3847/1538-4357/ac6ce7