Cientistas identificaram na Terra um fóton com energia de 300 teraelétron-volts (TeV) que percorreu cerca de dois bilhões de anos-luz, apesar de cálculos atuais indicarem que partículas desse nível energético dificilmente atravessariam o espaço interestelar. O registro foi feito pelo detector de raios cósmicos Carpet, instalado no Observatório de Baksan, na Rússia.
A partícula está associada à GRB 221009A, explosão de raios gama considerada a mais brilhante já observada e registrada em outubro de 2022, resultado de um colapso ou colisão estelar extremamente energético. O fóton apresenta energia aproximadamente 100 trilhões de vezes superior à da luz visível.
De acordo com o entendimento físico vigente, fótons tão energéticos deveriam interagir com a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), resquício do Big Bang que permeia o Universo, sendo convertidos em outras partículas antes de concluir trajetórias tão longas. A detecção, portanto, desafia as projeções para a propagação de fótons de altíssima energia.
Pesquisadores do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália (INAF) e do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália (INFN) investigaram cenários que explicariam a sobrevivência da partícula. O astrofísico Giorgio Galanti, do INAF, relatou que a equipe partiu da questão sobre como o fóton se manteve intacto durante a viagem, contrariando a física conhecida.
Uma das hipóteses envolve partículas semelhantes a áxions, denominadas ALPs. O modelo sugere que um fóton poderia converter-se em ALP, atravessar o espaço com menor interação com a CMB e reconverter-se em fóton, mas cálculos apontam que o mecanismo alcançaria apenas cerca de 1% da energia observada.
Para contornar a limitação, o estudo acrescenta a possibilidade de violação da invariância de Lorentz, princípio fundamental da relatividade especial. Certos modelos de gravidade quântica indicam que, em energias extremas, as regras de Lorentz poderiam se modificar, tornando o Universo mais transparente a fótons de altíssima energia.
A combinação dessas ideias também pode explicar o atraso de aproximadamente uma hora entre a chegada do fóton de 300 TeV e outros fótons de menor energia provenientes da mesma explosão, apontado em pesquisa anterior. O astrofísico Marco Roncadelli, do INFN, destacou que o trabalho unifica, pela primeira vez, dois conceitos que vinham sendo analisados separadamente.
Os autores observam que o modelo ainda depende da confirmação por novos eventos e que o Universo poderia servir como laboratório natural para estudar gravidade quântica em escalas energéticas inalcançáveis por aceleradores terrestres. Eles afirmam que futuras observações serão necessárias para verificar se o fenômeno segue o padrão proposto.
Com informações de Olhar Digital
