Pesquisadores detectaram um fóton com 300 teraelectron-volts (TeV), uma energia cerca de 100 trilhões de vezes superior à de um fóton de luz visível, que viajou aproximadamente 2 bilhões de anos‑luz para chegar à Terra. O evento foi registrado em outubro de 2022, quando a explosão de raios gama GRB 221009A – a mais brilhante já observada – ocorreu no céu profundo.

O fóton foi identificado pelo detector de raios cósmicos Carpet, instalado no Observatório de Baksan, na Rússia. A partícula, de energia tão extrema que as leis da física conhecidas indicam que deveria ter sido absorvida pela radiação cósmica de fundo em micro‑ondas (CMB), chegou intacta ao detector terrestre.

Quando fótons de alta energia interagem com o CMB, eles tendem a se converter em outras partículas, o que torna improvável a sobrevivência de um fóton com 300 TeV ao longo de 2 bilhões de anos‑luz. A detecção desse fóton, portanto, desafia os limites previstos para a propagação de partículas de energia tão elevada.

Para explicar o fenômeno, pesquisadores do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália (INAF) e do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália (INFN) consideraram as chamadas partículas semelhantes a axions, ou ALPs. Segundo eles, um fóton poderia se transformar em um ALP durante a viagem e depois voltar a ser um fóton, reduzindo sua interação com a radiação cósmica de fundo. No entanto, os cálculos indicam que os ALPs seriam aproximadamente 100 vezes insuficientes para explicar a sobrevivência de um fóton de 300 TeV.

Outra hipótese envolve uma possível violação da invariância de Lorentz, um dos fundamentos da relatividade especial. Alguns modelos de gravidade quântica sugerem que, em níveis extremos de energia, as regras relacionadas à invariância de Lorentz poderiam sofrer alterações, tornando o universo mais transparente para fótons de altíssima energia. Essa alteração criaria, em teoria, uma espécie de “faixa rápida” que permitiria que as partículas atravessassem o espaço sem sofrerem as interações típicas com o CMB.

O fóton de 300 TeV chegou à Terra aproximadamente uma hora depois de fótons de energia mais baixa provenientes da mesma explosão. Essa diferença de chegada pode ser explicada pela mesma violação da invariância de Lorentz. “O aspecto mais interessante do nosso trabalho é que, pela primeira vez, ele reúne duas ideias que até agora haviam sido desenvolvidas separadamente”, afirmou o astrofísico Marco Roncadelli, do INFN. Caso futuras observações confirmem o cenário, o universo poderia funcionar como laboratório natural para estudar a gravidade quântica em energias muito superiores às que qualquer acelerador terrestre pode alcançar.

Por enquanto, a explicação permanece apenas um modelo teórico baseado na observação de um único fóton. Novos eventos semelhantes serão necessários para determinar se o fenômeno realmente pode ser explicado dessa maneira. “Nem é preciso dizer que nossas descobertas precisam de confirmações adicionais por meio de observações futuras”, escreveram os pesquisadores no estudo publicado na Physical Review Letters. O post “Partícula que não deveria existir é detectada na Terra após viagem de dois bilhões de anos‑luz” apareceu primeiro no Olhar Digital. Como já mostramos no artigo sobre a superexplosão solar, este fenômeno também destaca a importância de monitorar eventos cósmicos de alta energia.

Com informacoes de Olhar Digital.