Os raios cósmicos parecem algum tipo de ameaça de ficção científica do espaço sideral. Acontece que, em quantidades suficientemente altas, elas são. Por outro lado, os raios cósmicos passam por nós todos os dias sem fazer muito (se houver algum dano). Então, quais são essas peças misteriosas de energia cósmica?
Definindo raios cósmicos
O termo "raio cósmico" refere-se a partículas de alta velocidade que viajam pelo universo. Eles estão por toda parte. As chances são muito boas de que os raios cósmicos tenham passado pelo corpo de todos em algum momento ou outro, principalmente se eles vivem em grandes altitudes ou voam em um avião. A Terra está bem protegida contra todos, exceto o mais energético desses raios, para que eles não representem um perigo para nós em nossas vidas cotidianas.
Os raios cósmicos fornecem pistas fascinantes para objetos e eventos em outras partes do universo, como a morte de estrelas massivas (chamadas explosões de supernova) e atividade no Sol, para que os astrônomos os estudem usando balões de alta altitude e instrumentos espaciais. Essa pesquisa está fornecendo uma nova e empolgante visão sobre as origens e a evolução de estrelas e galáxias no universo.
O que são raios cósmicos?
Os raios cósmicos são partículas carregadas de energia extremamente alta (geralmente prótons) que se movem quase velocidade da luz. Alguns vêm do Sol (na forma de partículas energéticas solares), enquanto outros são ejetados de explosões de supernovas e outros eventos energéticos no espaço interestelar (e intergalático). Quando os raios cósmicos colidem com a atmosfera da Terra, eles produzem chuvas do que são chamadas de "partículas secundárias".
História dos Estudos dos Raios Cósmicos
A existência de raios cósmicos é conhecida há mais de um século. Eles foram encontrados pela primeira vez pelo físico Victor Hess. Ele lançou eletrômetros de alta precisão a bordo de balões climáticos em 1912 para medir a taxa de ionização de átomos (ou seja, com que rapidez e com que frequência os átomos são energizados). camadas superiores da atmosfera da Terra. O que ele descobriu foi que a taxa de ionização era muito maior à medida que você subia na atmosfera - uma descoberta pela qual ele mais tarde ganhou o Prêmio Nobel.
Isso voou em face da sabedoria convencional. Seu primeiro instinto sobre como explicar isso foi que algum fenômeno solar estava criando esse efeito. No entanto, depois de repetir seus experimentos durante um eclipse solar próximo, ele obteve os mesmos resultados, descartando efetivamente qualquer origem solar para, portanto, concluiu que deve haver algum campo elétrico intrínseco na atmosfera criando a ionização observada, embora ele não possa deduzir qual a fonte do campo seria.
Mais de uma década depois, o físico Robert Millikan conseguiu provar que o campo elétrico na atmosfera observado por Hess era um fluxo de fótons e elétrons. Ele chamou esse fenômeno de "raios cósmicos" e eles fluíram através de nossa atmosfera. Ele também determinou que essas partículas não eram da Terra ou do ambiente próximo à Terra, mas vinham do espaço profundo. O próximo desafio foi descobrir quais processos ou objetos poderiam estar criando-os.
Estudos em andamento das propriedades dos raios cósmicos
Desde aquela época, os cientistas continuaram a usar balões voando alto para se elevar acima da atmosfera e provar mais dessas partículas de alta velocidade. A região acima da Antártica, no pólo sul, é um ponto de partida preferido e várias missões coletaram mais informações sobre os raios cósmicos. Lá, o National Science Balloon Facility abriga vários vôos carregados por instrumentos a cada ano. Os "contadores de raios cósmicos" que eles carregam medem a energia dos raios cósmicos, bem como suas direções e intensidades.
o Estação Espacial Internacionaltambém contém instrumentos que estudam as propriedades dos raios cósmicos, incluindo o experimento de energia e massa de raios cósmicos (CREAM). Instalado em 2017, tem uma missão de três anos para coletar o máximo de dados possível sobre essas partículas em movimento rápido. O CREAM realmente começou como um experimento de balão e voou sete vezes entre 2004 e 2016.
Descobrindo as fontes de raios cósmicos
Como os raios cósmicos são compostos de partículas carregadas, seus caminhos podem ser alterados por qualquer campo magnético com o qual ele entra em contato. Naturalmente, objetos como estrelas e planetas têm campos magnéticos, mas também existem campos magnéticos interestelares. Isso torna a previsão de onde (e quão forte) os campos magnéticos são extremamente difíceis. E, como esses campos magnéticos persistem por todo o espaço, eles aparecem em todas as direções. Portanto, não é de surpreender que, do nosso ponto de vista aqui na Terra, parece que os raios cósmicos não parecem chegar de nenhum ponto no espaço.
Determinar a fonte dos raios cósmicos provou ser difícil por muitos anos. No entanto, existem algumas suposições que podem ser assumidas. Antes de tudo, a natureza dos raios cósmicos como partículas carregadas de energia extremamente alta implica que eles são produzidos por atividades bastante poderosas. Assim, eventos como supernovas ou regiões em torno de buracos negros pareciam ser prováveis candidatos. O sol emite algo semelhante aos raios cósmicos na forma de partículas altamente energéticas.
Em 1949, o físico Enrico Fermi sugeriu que os raios cósmicos eram simplesmente partículas aceleradas por campos magnéticos nas nuvens de gás interestelares. E, como você precisa de um campo bastante grande para criar os raios cósmicos de maior energia, os cientistas começaram a considerar os restos de supernovas (e outros objetos grandes no espaço) como a provável fonte.
Em junho de 2008, a NASA lançou um telescópio de raios gama conhecido como Fermi - nomeado para Enrico Fermi. Enquanto Fermi Como um telescópio de raios gama, um de seus principais objetivos científicos era determinar as origens dos raios cósmicos. Juntamente com outros estudos de raios cósmicos por balões e instrumentos espaciais, os astrônomos agora procuram restos de supernovas, e objetos exóticos, como buracos negros supermassivos, como fontes dos raios cósmicos mais altamente energéticos detectados aqui em Terra.
Fatos rápidos
- Os raios cósmicos vêm de todo o universo e podem ser gerados por eventos como explosões de supernovas.
- Partículas de alta velocidade também são geradas em outros eventos energéticos, como atividades de quasar.
- O Sol também envia raios cósmicos na forma ou partículas energéticas solares.
- Os raios cósmicos podem ser detectados na Terra de várias maneiras. Alguns museus têm detectores de raios cósmicos como exposições.
Fontes
- "Exposição de raios cósmicos." Radioatividade: Iodo 131, www.radioactivity.eu.com/site/pages/Dose_Cosmic.htm.
- NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/cosmic_rays1.html.
- RSS, www.ep.ph.bham.ac.uk/general/outreach/SparkChamber/text2h.html.
Editado e atualizado por Carolyn Collins Petersen.