Um fotão de 300 TeV não devia ter chegado à Terra. A explicação exige nova física

Representação artística do GRB 221009A, que os astrónomos acreditam ter tido origem no nascimento de um novo buraco negro formado no interior de uma estrela em colapso

Para responder a perguntas estranhas, por vezes é preciso arranjar respostas (razoavelmente) estranhas.

Em 2022, os astrónomos detetaram uma explosão de raios gama absurdamente brilhante e duradoura, a GRB 221009A , apelidada de “ BOAT “, de “Brightest of All Time”, a mais brilhante de sempre (a sério). A chuva de fotões era tão antiga e tão poderosa que, em teoria, não devia ter chegado à Terra.

Num artigo publicado na terça-feira na Physical Review Letters , dois físicos italianos apresentam uma solução intrigante para um problema intrigante: partículas hipotéticas do amanhecer cósmico .

Em concreto, os investigadores propõem que os fotões se possam transformar temporariamente em partículas do tipo axião , que são extremamente leves, a par de um ajuste adicional para dar conta do comportamento dos fotões a energias extremas.

É esta segunda peça que, tecnicamente, viola a chamada invariância de Lorentz , um princípio central da relatividade restrita de Einstein. Mas há aqui um pormenor: com este modelo, a dupla previu um efeito secundário que resultaria da viagem do fotão. E, afinal, um observatório sem qualquer ligação a isto tinha observado exatamente isso.

“Partimos de uma pergunta muito simples: como é que este fotão sobreviveu a uma viagem que, segundo a física conhecida, o deveria ter destruído?”, disse Giorgio Galanti , astrofísico no Instituto Nacional de Astrofísica de Itália e coautor do estudo, num comunicado .

“Por isso, procurámos um cenário teórico capaz de descrever de forma coerente aquilo que observamos, sem recorrer a correções arbitrárias das equações”, acrescenta o investigador.

Como a GRB 221009A era tão poderosa, “cegou temporariamente a maioria dos instrumentos de raios gama no espaço”, segundo uma explicação da NASA. Daí a alcunha, “BOAT”. Mas o sinal foi também invulgarmente longo, com cerca de 10 minutos. O clarão manteve-se detetável nas 10 horas seguintes e, pouco depois, os astrónomos conseguiram fixar alguns dados essenciais da BOAT.

Com origem a cerca de dois mil milhões de anos-luz da Terra, atingiu energias na ordem dos 300 teraeletrões-volt (TeV) . Para se ter uma ideia, 1 eletrão-volt é a energia cinética de 1 eletrão num vácuo de 1 volt; 1 teraeletrão-volt equivale a 1 bilião de eletrões-volt.

Na altura, especialistas da NASA supuseram que a explosão de luz vinha do nascimento de um novo buraco negro, e análises posteriores do sinal concluíram que eventos tão luminosos ocorrem uma vez em cada 10.000 anos.

Depois, os astrónomos tiveram de encarar o elefante na sala : a logística da viagem da GRB 221009A até à Terra.

No artigo, Galanti e o coautor Marco Roncadelli , do Instituto Nacional de Física Nuclear de Itália, explicaram que a GRB 221009A estava “em tensão” com a física convencional.

Segundo as regras da física, fotões com níveis de energia semelhantes deveriam ter colidido com o fundo cósmico de micro-ondas, vestígios da radiação dos primeiros dias do universo, e sido aniquilados nesse processo.