O que é realmente surpreendente nesta descoberta é que não se trata apenas da distância. Este é o tipo de galáxia envolvida. Este não é o caso dos buracos negros padrão, dos quais os astrônomos costumam falar com neutrinos de alta energia. O Shadow Blaster é uma furiosa máquina de formação de estrelas cheia de gás e poeira, produzindo rapidamente novas estrelas – e esse ambiente denso e violento pode criar exatamente essas partículas indescritíveis.
Por que a detecção desta “partícula fantasma” mudaria o mapa de origem dos neutrinos?
Em 22 de setembro de 2021, o Observatório de Neutrinos IceCube, enterrado sob o manto de gelo da Antártida, detectou um evento de neutrinos de alta energia registrado como IC 210922A. A descoberta motivou uma busca mundial. Os astrônomos varreram aquela parte do céu com raios X, raios gama, ondas de rádio e luz visível, em busca de uma fonte correspondente. Nada estava visível.
Nenhum evento de explosão de raios gama, explosão de estrela ou buraco negro em colapso de estrela corresponde ao sinal. Então Yuji Urata e sua equipe, usando o conjunto submilimétrico do Telescópio James Clerk Maxwell em Mauna Kea, no Havaí, descobriram algo que todos haviam perdido. O Shadow Blaster não brilha na luz visível. Brilha intensamente nos comprimentos de onda infravermelho e submilimétrico – assinaturas de gás frio e poeira que a maioria dos telescópios não consegue ver.
Uma enorme galáxia em primeiro plano também atua como uma lupa cósmica natural, dobrando e ampliando sua luz por meio de lentes gravitacionais. Sem esta lente, o Shadow Blaster poderia ficar invisível para sempre.
O que torna o Shadow Blaster uma poderosa fábrica de neutrinos
O verdadeiro motor dentro do Shadow Blaster não é o buraco negro que o alimenta. A formação estelar densa e rápida que ocorre nas profundezas deste núcleo empoeirado é ainda mais caótica e densa. Quando as estrelas se formam a velocidades incríveis num espaço denso e cheio de gás, o ambiente é intensificado.
Estrelas massivas vivem rapidamente e explodem como supernovas, enviando partículas próximas a velocidades enormes. Estas partículas em movimento rápido – chamadas raios cósmicos – colidem repetidamente com o gás denso circundante, e uma cadeia de colisões produz neutrinos. O núcleo compacto e rico em gás de uma galáxia é a estrutura que os modelos teóricos prevêem que deveria capturar efetivamente neutrinos de alta energia. Observações subsequentes com o telescópio ALMA confirmaram que Shadow Blaster tem lentes fortemente gravitacionais, está dividido em múltiplas imagens distorcidas e tem uma região central densa consistente com o perfil de uma fonte eficaz de neutrinos.
A equipe também usou os dados do Gemini North para mapear com precisão a galáxia das lentes em primeiro plano – crucial para entender quanto do verdadeiro brilho do Shadow Blaster está sendo aumentado artificialmente pela natureza. Shadow Blaster é o candidato mais provável para IC 210922A, não porque os pesquisadores forçaram uma correspondência, mas porque, após observação cuidadosa em cada comprimento de onda, não surgiu nenhum concorrente melhor.
Galáxias ocultas e o fundo de neutrinos do universo
O IceCube mediu o fundo difuso de todo o céu de neutrinos de alta energia vindos do espaço. Por muitos anos, fontes conhecidas – galáxias ativas, blazares, jatos de buracos negros – não conseguiram calculá-lo completamente. Este estudo mostra que galáxias de formação estelar aglomeradas e obscurecidas por poeira, como Shadow Blaster, podem explicar até cerca de um quinto desse sinal de fundo.
Não é tudo, mas é uma parte importante e anteriormente esquecida. Revela uma população inteira de galáxias, envoltas em poeira e invisíveis às pesquisas convencionais, criando lentamente as partículas de maior energia do Universo.
Martin Still, da NSF, chamou o trabalho de uma demonstração de astronomia “multimídia” – combinando detectores de neutrinos com telescópios para ler sinais que nenhum instrumento poderia resolver sozinho. Shadow Blaster ainda não é uma fonte confirmada de neutrinos. A formação aleatória não pode ser completamente descartada, e mais detecções são necessárias antes que galáxias empoeiradas com formação de estrelas possam ser estabelecidas como uma classe de fonte de neutrinos confirmada.
Mas o corpus construído aqui é uma pesquisa extraordinariamente robusta e publicada Astronomia natural Marca uma verdadeira mudança na forma como os cientistas pensam sobre o local onde nascem os mensageiros mais energéticos do universo.
