Os UHECRs são considerados partículas carregadas com energia que não podem ser alcançadas em aceleradores. Estes "visitantes" são bastante raros no nosso planeta. Entre os exemplos mais conhecidos estão a partícula Amaterasu, registrada pelo observatório Telescope Array em Utah, em 2021, e a partícula Oh-My-God detectada em 1991, detalha Phys.org.
Os autores do estudo sugeriram que quanto mais pesado o núcleo, mais lento ele perde energia no voo pelo espaço. Se eles estiverem certos – e os cálculos confirmam suas estimativas – isso restringe a gama de fontes cósmicas capazes de acelerar tais partículas.
"Os UHECRs só podem ser acelerados pelas fontes mais poderosas do Universo. Ao detectar partículas individuais de raios cósmicos, como as Amaterasu, na Terra, podemos usar sua energia, direção de entrada e desvio esperado nos campos magnéticos para deduzir uma possível fonte", explica Kohta Murase, professor de física e de astronomia e astrofísica da Faculdade de Ciências Eberly da Universidade da Pensilvânia e líder da equipe de pesquisa.
"A origem e os mecanismos de aceleração dessas partículas permanecem por mais de 60 anos, desde que o primeiro evento desse tipo foi registrado, um dos principais mistérios em nossa área", disse Murase.
Com energias acima de 100 exa-eléctron-volts (100 quintilhões de elétron-volts), essas partículas são cerca de sete ordens de magnitude (10 milhões de vezes) mais energéticas do que as partículas aceleradas no Grande Colisor de Hádrons, o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. A energia relatada da partícula Amaterasu foi de cerca de 240 exo-elétron-volts.
"Acredita-se que essas partículas de energias extremas nascem em fontes astrofísicas extremas, como a colisão de duas estrelas de nêutrons ou o colapso de uma estrela massiva", continua o físico. "Ao observar os muitos eventos dos raios cósmicos juntos, sua distribuição de energia, o padrão das direções e a composição estatisticamente restaurada fornecem pistas importantes sobre de onde essas partículas vêm e como elas aceleram", explica ele.
Os lugares mais promissores para o nascimento e aceleração de tais núcleos superpesados são as mortes de estrelas massivas, com colapso em buracos negros ou estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, bem como a fusão de estrelas binárias de nêutrons, conhecidas por serem fontes poderosas de ondas gravitacionais.
Esses fenômenos cósmicos turbulentos também podem produzir explosões de raios gama – uma das mais poderosas explosões no Universo. A contribuição dessas fontes também pode explicar possíveis diferenças nos espectros de UHECRs observados nos hemisférios norte e sul. Se os núcleos superpesados realmente fizerem uma contribuição significativa para o espectro nas energias mais altas, os dados devem indicar uma composição mais pesada do que o ferro.