Partícula fantasma mais energética da história pode ter sido disparada de buraco negro faminto

O detector KM3NeT, instalado a 3.450 metros de profundidade no Mar Mediterrâneo, registrou em 13 de fevereiro de 2023 a passagem de uma partícula fantasma de energia sem precedentes. Trata-se de um neutrino ultrarrápido que atingiu a Terra viajando praticamente à velocidade da luz, carregando trinta vezes mais energia do que qualquer outro já observado.

Os neutrinos, apelidados de ‘partículas fantasma’, não possuem carga elétrica e quase não interagem com a matéria, o que torna sua detecção um feito extraordinário. Neste caso específico, a energia estimada é de 220 milhões de bilhões de elétron-volts, um valor que supera em 30 mil vezes a capacidade do maior acelerador de partículas terrestre, o Grande Colisor de Hádrons.

Para que o LHC alcançasse energia semelhante, seria necessário expandi-lo para 40 mil quilômetros de comprimento, a circunferência inteira da Terra. Não surpreende, portanto, que os cientistas estejam ávidos para descobrir a fonte cósmica capaz de disparar uma partícula tão poderosa, conforme descreveu o portal Space.com ao repercutir a pesquisa.

Blazares são núcleos ativos de galáxias onde buracos negros supermassivos devoram matéria e lançam jatos de radiação e plasma apontados diretamente para o nosso planeta. Uma equipe internacional de cientistas, liderada por membros da colaboração KM3NeT, tratou a detecção do neutrino como uma cena de crime cósmica, investigando pistas para identificar o culpado.

Os pesquisadores observaram a ausência de qualquer sinal eletromagnético em rádio, óptico, raios X ou gama na mesma região do espaço de onde a partícula parecia ter surgido. Isso reduz a probabilidade de que um evento explosivo único, como uma supernova ou uma erupção estelar, tenha sido o responsável.

Segundo Meriem Bendahman, integrante da colaboração KM3NeT, a explicação mais provável aponta para um fluxo difuso de neutrinos, contribuído por múltiplas fontes ao longo do universo. Para testar essa hipótese, o grupo simulou uma população realista de blazares, ajustando parâmetros como o campo magnético e a distribuição de energia entre prótons e elétrons.

O modelo também precisou respeitar limites observacionais, como a raridade de neutrinos de energia tão alta detectados por outros laboratórios como o IceCube, na Antártida. Além disso, era essencial que a produção de neutrinos não gerasse excesso de raios gama, o que seria incompatível com o fundo extragaláctico medido pelo telescópio espacial Fermi.

A simulação demonstrou que uma população de blazares com os parâmetros físicos adequados pode, de fato, explicar a origem dessa partícula sem violar as restrições observacionais de neutrinos e raios gama. Ainda assim, Bendahman alertou que o caso está longe de ser encerrado, pois nunca antes um neutrino com tal energia foi observado.

Para confirmar a conexão entre os aceleradores cósmicos e a partícula fantasma, serão necessários mais dados observacionais. A descoberta, se validada, abrirá uma nova janela para compreender como os blazares conseguem emitir partículas em energias tão extremas, reescrevendo os limites da física conhecida.

O estudo completo foi publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). A detecção e a análise reforçam o papel de telescópios como o KM3NeT na exploração dos fenômenos mais violentos do cosmos.