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Astropartículas


Em Genebra, procura-se poeira de estrelas




Elas vêm do sol ou fundo do espaço. As astropartículas, minúsculos grãos de matéria cheias de energia, informam os cientistas sobre a origem e o futuro do universo. Dois detectores – um internacional, outro chinês, fazem buscas diretamente em órbita terrestre. Genebra participou da concepção desses aparelhos e analisa uma parte dos dados que eles fornecem.

AMS-02 é preso do lado de fora da Estação Orbital Internacional, que gira sobre nossas cabeças a 400 km de altura. (NASA)

AMS-02 é preso do lado de fora da Estação Orbital Internacional, que gira sobre nossas cabeças a 400 km de altura.


(NASA)

O primeiro se chama AMS-02 e gira há cinco anos e meio na Estação Espacial Internacional (ISS), uma colaboração entre americanos, russos, europeus, japoneses e canadenses. O segundo é batizado Polar, e decolou no mês passado com a estação espacial chinesa Tiangong 2.

Objetivo: detectar e analisar as partículas, emitidas principalmente pelas estrelas, que circulam em permanência no espaço a velocidades loucas. É um pouco o princípio dos detectores do CERN (laboratório europeu de física das partículas), salvo que aqui, não se criam partículas pela aceleração/colisão, mas colhe-se as que a natureza nos dá. AMS e Polar devem aliás muito ao CERN, mas também ao Departamento de Física Nuclear Corpuscular (DPNC) da Universidade de Genebra.

Para os especialistas, mas não somente

AMS para começar: Concebido pelo Prêmio Nobel de física Samuel Ting, é um grande ímã feito de 6.000 peças de liga metálica coladas. Perfurado no centro, forma uma espécie de grande donut de mais de um metro de diâmetro e 80 centímetros de altura, que separa as partículas conforme a carga elétrica antes que elas passem por uma série de detectores para identificar as propriedades delas.

AMS deve ser capaz de captar prótons, átomos antimatéria e de colocar os físicos na pista da misteriosa matéria negra, cujas ligações com a antimatéria ainda são debatidas. Em cinco anos e brevemente 100 bilhões de partículas detectadas, nenhuma grande descoberta foi feita. Seus resultados serviram sobretudo para afinar modelos teóricos dos físicos, para leva-los a um quebra-cabeças ainda maior.

16 anos para conceber, construir e colocar em órbita AMS (em inglês))

Balanço decepcionante? Não para Sonia Natale, que trabalhou na concepção do AMS. Ela lembra que, em ciência, nada é jamais conquistado antes e a sorte também pode ter seu papel. Ela cita o exemplo das ondas gravitacionais, detectadas no dia em que foi acionado o observatório LIGO, nos Estados Unidos, depois de uma interrupção técnica de vários anos.

 “De qualquer maneira, AMS vai realizar o que nunca foi feito até agora: um monitoramento contínuo de todos os fluxos de partículas em torno da Terra, cujo essencial vem do Sol. Isso até o tempo de vida da ISS, ou seja, até 2024, e esperamos até mais”, explica a física do CERN. Os cientistas terão então dados preciosos das variações de atividade do astro do dia durante um ciclo solar completo (11 anos), que deverá permitir uma estimativa de sua influência sobre a vida e as atividades humanas (mudança climática, comunicações de rádio, etc.)

Esses dados chegam ao Prévessin, edificado pelo CERN nos anos 1970, em território francês.

Aqui, já estamos com um pé na NASA. Mesmo se o lugar não pertence à Agência Espacial Americana, AMS está bem ligado à “sua” agência espacial. “São eles que gerem a infraestrutura e devemos seguir as regras deles”, explica Sonia Natale.

Disciplina chinesa

As exigências do regulamento, Nicolas Produit conhece por experiência. Não em Genebra nem em Houston, mas na China. Esse antigo físico do CERN que trabalha atualmente no Observatório de Genebra, é o conceptor de Polar, primeira experiência não chinesa embarcada numa estação espacial do Império do Meio, que acolherá brevemente astronautas.

Acreditado para assistir ao lançamento em 15 de setembro último na base de Jiuquan, em pelo deserto de Gobi, ele foi proibido de sair na véspera do dia D com seus dois colegas. Ele teve de assistir o lançamento do foguete Longa Marcha da varanda do hotel. Motivo: os três homens passearam em um bairro da cidade onde não deveriam estar, porque um ministro estava de passagem por esse bairro. E os militares chineses – que controlam os voos espaciais habitados – não brincam com a disciplina.

Decolagem do foguete Longa Marcha que colocou Polar em órbita em 15 de setembro de 2016. O detector é preso à segunda versão da Estação Espacial chinesa. (Reuters)

Decolagem do foguete Longa Marcha que colocou Polar em órbita em 15 de setembro de 2016. O detector é preso à segunda versão da Estação Espacial chinesa.

(Reuters)

Hoje, Nicolas Produit, teria tendência a rir do incidente. É que, apesar do que aconteceu, ele está satisfeito de ter conseguido convencer os chineses a colocar em órbita seu detector.

Aujourd’hui, Nicolas Produit, aurait plutôt tendance à rigoler de l’incident. Car ce couac mis à part, il est très satisfait d’avoir réussi à convaincre les Chinois de placer son détecteur en orbite.

Polar não é um AMS “light”. É uma caixa de alumínio de 40 X 40 centímetros repleta de 1600 cintilantes, ou seja, cristais que reagem ao bombardeio de prótons (grãos de luz) de energia muito alta. E se AMS é um rastreador, Polar é concebido para responder a uma só questão: “os prótons emitem durante a fase mais intensa fragmentos gama, eles são polarizados ou não?

Cataclismos galácteos

O que isso quer dizer? Os fragmentos gama são os fenômenos mais violentos e mais luminosos que se pode observar no universo. Durante alguns segundos a alguns minutos, uma massa enorme de partículas, que pode chegar à massa da Terra, é projetada no espaço com a velocidade da luz. A hipótese mais difundida é que esse cataclismo provém da desintegração de uma estrela gigante – várias centenas de vezes nosso sol – que vai terminar sua vida na forma de um buraco negro.

100 milhões de vezes mais brilhante do que uma supernova (em inglês)  

«Esses “flashs” titanescos – que podem iluminar uma galáxia inteira – são muito raros. Estima-se que podem ocorrer mais ou menos um por galáxia a cada 100 milhões de anos. Mas, como há muitas galáxias, as chances de observar um são de um por dia. Polar é concebido para “ver” em permanência um quarto do céu e deverá, portanto, captar em média um clarão gama a cada quatro dias.

E a polarização? Muito esquematicamente, pode-se dizer que a luz “normal” se movimenta numa trajetória em forma de onda vertical, como as ondas do mar. Se a luz é polarizada, a onda vai sofrer uma rotação, por exemplo de 45° e se propagar não mais verticalmente, mas a plano.

Então como se propagam as ondas dos “flashs” gama? “Estudamos há 50 anos e ainda não sabemos nada”, afirma o físico. “As previsões vão de 0 a 100% de polarização. Para que a luz seja polarizada, é preciso um campo magnético organizado e uma zona de emissão não muito grande. Os dados que vamos recolher nos ajudarão a compreender o que são realmente os flashs gama”.

A morte que vem do céu

Os fragmentos gama começam em outras galáxias, há milhões ou bilhões de anos luz de nosso planeta. “E felizmente para nós”, afirma Nicolas Produit. “Se ele ocorresse em nossa galáxia, a Via Láctea, seria muito ruim para a vida na Terra”.

É um eufemismo. Conforme um artigo publicado em 2013 na revista Nature, um fragmento gama que atingiria a Terra poderia destruir em alguns segundos um terço da camada de ozônio. Os raios UV do sol se tornariam mortais para a maioria das plantas e do plâncton, a base da cadeia alimentar oceânica. Até 60% da produção alimentar desapareceria em algumas semanas, com o caos que se imagina nas sociedades humanas.

Para acrescentar um pouco de ambiente a esse quadro apocalíptico, a nova química da atmosfera causaria a formação de uma camada de nuvens tóxicas de óxido de azoto, que mascaria o sol, pintaria o céu de amarelo-laranja e faria cair tempestades de chuvas ácidas. 



Adaptação: Claudinê Gonçalves, swissinfo.ch.

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