Imagem de 'partículas fantasmas' mostra Via Láctea como nunca a vimos antes

A imagem baseada em neutrinos vem de observações do Observatório IceCube Neutrino, na Estação Polo Sul Amundsen-Scott, na Antártida, que detecta os sinais sutis dessas partículas de alta energia usando milhares de sensores enterrados no fundo de 1 km³ de gelo. Membros da Colaboração IceCube da Universidade de Estocolmo e da Universidade de Uppsala, ambas na Suécia, analisaram os dados adquiridos por lá durante dez anos.

Até então, a Via Láctea havia sido observada com luz estelar visível e ondas de rádio. No século passado, os astrônomos começaram a observar a galáxia em todos os comprimentos de luz possíveis, incluindo raios gama.

Acredita-se que esses raios sejam criados principalmente pela interação de raios cósmicos, prótons e núcleos de alta energia, com gás e poeira galácticos. Este processo deve produzir neutrinos também. Porém, grandes incertezas sobre a intensidade das interações de raios cósmicos em diferentes partes da Via Láctea tornaram as previsões de neutrinos um desafio.

"Lembro-me de dizer: 'Neste ponto da história humana, somos os primeiros a ver nossa galáxia em algo que não seja luz'", recorda em comunicado Naoko Kurahashi Neilson, física da Universidade Drexel (Estados Unidos) sobre o momento em que ela e dois doutorandos, Steve Sclafani e Mirco Hünnefeld, examinaram a nova imagem da Via Láctea pela primeira vez.

Neilson propôs a análise computacional inovadora usada no registro e atuou junto dos doutorandos no desenvolvimento de um algoritmo de aprendizado de máquina. O invento comparou a posição relativa, tamanho e energia de mais de 60 mil cascatas de luz geradas pelos neutrinos registradas pelo IceCube ao longo de 10 anos.

A origem das “partículas fantasmas” no espaço pode ser detectada a partir da interação delas com o gelo abaixo do IceCube, o que produz padrões fracos de luz. Alguns desses padrões são altamente direcionais e apontam claramente para uma área específica do céu, permitindo que os pesquisadores encontrem a origem dos neutrinos.

Erin O'Sullivan, membro do IceCube, explica ao site ILFScience que “os neutrinos de alta energia são produzidos em ambientes onde as partículas são aceleradas a energias extremas”, logo, “a detecção de neutrinos de alta energia da Via Láctea aponta para o fato de que aceleradores da natureza existem em nossa própria galáxia”.

Ao lado dos colegas, Neilson passou mais de dois anos testando seu algoritmo e simulando detecções de neutrinos. Quando eles finalmente alimentaram o algoritmo com os dados reais fornecidos pelo IceCube, o que surgiu foi a imagem mostrando pontos brilhantes correspondentes a locais na Via Láctea suspeitos de emitir as partículas invisíveis.

A cientista prevê que a astronomia de neutrinos seja aprimorada com métodos que a precederam, até que ela também possa revelar aspectos anteriormente desconhecidos do Universo. "É por isso que fazemos o que fazemos", diz ela. "Ver algo que ninguém jamais viu e entender coisas que não entendemos”.