A Profa Carola Chinelatto ministrou na tarde desta quinta-feira, dia 08 de março, o primeiro colóquio do ano promovido pela Coordenadoria de Pós Graduação do IFGW. O auditório estava lotado de colegas, alunos, ex-alunos e admiradores da professora. O título era “Partículas vindas de galáxias muito muito distantes!”.

O colóquio teve por objetivo apresentar o trabalho intitulado “Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8x10¹⁸ eV”, publicado pela Colaboração Pierre Auger em setembro do ano passado na Revista Science, 22ª edição.

A professora começou dizendo que se sentia muito honrada em ministrar o colóquio justamente no dia Internacional da Mulher. Brincou ao anunciar um sorteio de um livro ao final que esse seria um motivo a mais para todos prestigiarem o colóquio até o final.

Carola explicou que sua apresentação era justamente para mostrar os importantes resultados obtidos nessa observação por ser muito difícil de realizar um experimento e obter um resultado com uma significância estatística de cinco desvios padrão (5δ), sendo este o limiar para a classificação de uma descoberta . “O mérito do trabalho é um esforço muito grande de análise de dados e de conhecimento do detector, que foram predominantes para se conseguir esse resultado de 5δ em um experimento de raios cósmicos”, observa. Raios cósmicos são prótons ou núcleos atômicos de vários elementos tais como hélio, lítio, berílio, carbono etc. “Eles incidem na atmosfera terrestre vindos de todas as direções do espaço e chegam com energias que variam desde 10⁹ a 10²¹ eV. Temos muitos raios cósmicos com energias baixas e pouquíssimos com energias altas”, explica a professora através de um gráfico sobre o fluxo dos raios cósmicos.

O foco da pesquisa é a detecção dos raios cósmicos com altíssimas energias. “Por enquanto não temos a menor ideia de onde essas partículas vêm e nem de como elas conseguem atingir essas energias elevadíssimas”. São tão raras que chegam à taxa de uma por quilometro quadrado por ano. Então são necessários detectores muito grandes e com um tempo de observação muito longo. A detecção não é feita quando as partículas entram na nossa atmosfera, mas sim quando elas atingem o chão. Quando entram na atmosfera, elas interagem com outros núcleos ali existentes– nitrogênio, oxigênio etc – e novas partículas são produzidas conforme vão se aproximando do solo, formando o que se chama de “chuveiro de partículas”. Elas são estudadas de forma indireta, através da luz ultravioleta que os núcleos de nitrogênio emitem na atmosfera ao serem excitados por elas, e pelo arranjo de muitos detectores colocados no chão. São bilhões de partículas detectadas no chão, porém com energias muito mais baixas do que aquelas que entraram na atmosfera. Para se descobrir qual foi a partícula originária do “chuveiro” se faz o trabalho reverso, de reconstrução. Assim, consegue-se determinar a energia da partícula, de que direção ela veio e qual a sua massa. Todas essas medidas são realizadas no Observatório Pierre Auger, localizado no oeste da Argentina, no município de Malague. É o maior detector de raios cósmicos já construído. Cobre uma área de 3 mil quilômetros quadrados e está em operação desde janeiro de 2004 tendo como objetivo principal estudar essas partículas de altíssimas energias – acima de 10¹⁷ eV - provenientes de algum objeto astrofísico. O Observatório é operado por uma colaboração internacional de 450 pesquisadores de 17 países. “O Brasil participa do projeto desde a sua concepção, há mais de 20 anos, honrando assim a nossa tradição de pesquisas em raios cósmicos”, observa a professora. É considerado um sistema híbrido porque se consegue medir a mesma grandeza através de duas técnicas diferentes: é composto por 27 telescópios de fluorescência para detecção da luz ultravioleta na atmosfera e por 1600 arranjos de detectores de superfície que detectam a partícula no solo. Uma medida facilita a calibração da outra. Por serem necessárias medidas de luz ultravioleta, a atmosfera no local do observatório é continuamente monitorada em termos de transparência. Recentemente foram instalados arranjos de antenas para medir os “chuveiros” em ondas de rádio.

Desde 2011 o Observatório Pierre Auger detecta raios cósmicos por dipolos - uma espécie de distribuição em esfera onde se encontram mais partículas vindas de uma direção e menos vindas da direção oposta. Nesse caso o dipolo estava a 125 graus do centro da nossa galáxia, o que era uma indicação de que as partículas detectadas não vieram dela.

Uma das motivações para procurar anisotropias (fenômenos que não são iguais em todas as direções observadas) é se ter informações sobre a origem da partícula e qual a sua natureza, suas propriedades. As anisotropias são sutis e esperadas em energias mais altas.

A professora discorreu sobre o trabalho mostrando a metodologia utilizada na pesquisa, tais como parâmetros de eficiência de detecção, resolução na direção do raio cósmico, incertezas na energia, correção para efeitos atmosféricos de temperatura e pressão, de desvios causados pelo campo geomagnético da terra etc. Após mostrar cálculos, gráficos e tabelas a professora conclui seu colóquio dizendo que os resultados indicam fortemente que a origem desses raios é extragaláctica e têm a ver com a não homogeneidade das fontes dos raios cósmicos.

Ao final, a professora respondeu a algumas perguntas e foi muito aplaudida por todos. Realizou o sorteio depois que todos assistiram ao vídeo em homenagem ao Dia Internacional da Mulher produzido pelo servidor Oswaldo Lopes.

Para saber mais:

Resumo do artigo

Observatório Pierre Auger