Um fóton atravessou mais de 2 bilhões de anos-luz com energia tão alta que os modelos dizem que ele deveria ter desaparecido no caminho
Registro associado a uma explosão cósmica desafia modelos de absorção da luz e leva pesquisadores a investigar possíveis fenômenos além da física estabelecida
Um fóton de aproximadamente 300 teraelétron-volts (TeV), possivelmente associado a uma explosão de raios gama distante, está desafiando modelos sobre a propagação da luz pelo Universo. O sinal registrado pelo detector Carpet-3 motivou uma pesquisa publicada em setembro de 2026, que investiga como uma partícula tão energética poderia alcançar a Terra.
Por que um fóton de 300 TeV não deveria chegar à Terra?
Em 9 de outubro de 2022, astrônomos registraram uma explosão de raios gama extraordinariamente brilhante, denominada GRB 221009A. O fenômeno ocorreu a mais de 2 bilhões de anos-luz de distância e liberou radiação suficientemente intensa para ser detectada por observatórios terrestres e espaciais, tornando-se um dos eventos mais estudados da astronomia de altas energias.
O problema surgiu porque fótons extremamente energéticos podem interagir com a radiação que preenche o espaço. Em vez de atravessarem o Universo indefinidamente, essas partículas podem colidir com fótons de baixa energia e produzir pares de elétrons e pósitrons. Para uma energia de 300 TeV, os modelos convencionais preveem absorção intensa durante uma viagem cosmológica tão longa.
O que o detector Carpet-3 encontrou nessa explosão de raios gama?
O observatório Carpet-3, localizado na região do Cáucaso, na Rússia, registrou um evento compatível com um fóton de altíssima energia aproximadamente 4.536 segundos após o primeiro alerta da explosão. A análise completa dos dados estimou uma energia de 300 TeV, com incerteza de 38 TeV para menos e 43 TeV para mais.
A associação com GRB 221009A é particularmente interessante porque observações anteriores do LHAASO, na China, identificaram numerosos fótons de energias menores. Entretanto, o registro russo aconteceu quando aquela emissão já havia enfraquecido. Os pesquisadores precisam explicar tanto a possível sobrevivência do fóton durante a viagem quanto o momento relativamente tardio de sua detecção.
- Explosão GRB 221009A registrada em outubro de 2022;
- Distância superior a 2 bilhões de anos-luz;
- Energia estimada em aproximadamente 300 TeV;
- Detecção cerca de 76 minutos após o alerta inicial;
- Associação com a explosão ainda dependente de confirmação.
O vídeo produzido pela NASA ilustra a explosão GRB 221009A, mostrando como o colapso de uma estrela pode gerar jatos relativísticos e intensa emissão de raios gama.
Como a radiação cósmica poderia destruir um fóton tão energético?
O Universo contém radiação eletromagnética originada de diferentes processos, incluindo a luz acumulada de estrelas e galáxias e a radiação cósmica de fundo, remanescente do Universo primordial. Fótons gama suficientemente energéticos podem interagir com essa radiação por um mecanismo chamado produção de pares, convertendo energia em partículas de matéria e antimatéria.
Para um fóton de aproximadamente 300 TeV, a interação com a radiação cósmica de fundo representa um obstáculo decisivo. A probabilidade de atravessar bilhões de anos-luz sem absorção é extremamente pequena nos modelos convencionais. Por isso, caso a origem proposta esteja correta, o evento exigirá explicações adicionais sobre sua propagação pelo espaço.
Como os cientistas investigaram a possível sobrevivência desse fóton?
Os físicos Giorgio Galanti, do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, e Marco Roncadelli, ligado ao Instituto Nacional de Física Nuclear italiano, publicaram em 8 de setembro de 2026 um estudo na revista Physical Review Letters. A pesquisa analisou cenários envolvendo partículas semelhantes a áxions e possíveis violações da invariância de Lorentz.
Os pesquisadores realizaram cálculos teóricos sobre a propagação de radiação extremamente energética. Partículas semelhantes a áxions poderiam permitir conversões temporárias dos fótons em partículas que interagem menos com a radiação ambiente. Entretanto, os cenários examinados indicaram que esse mecanismo isolado não explicava satisfatoriamente o registro, motivando a análise de alterações nas relações físicas que governam partículas energéticas.
Quais observações tornam o fóton de 300 TeV tão incomum?
A comparação entre os observatórios evidencia a diferença energética. O LHAASO identificou milhares de fótons associados à explosão, incluindo eventos acima de 10 TeV. O Carpet-3 registrou apenas um candidato próximo de 300 TeV, aproximadamente 23 vezes mais energético que um fóton de 13 TeV observado nas análises publicadas pelo observatório chinês.
Essa diferença também representa uma limitação importante. O sinal do Carpet-3 corresponde a um único evento reconstruído a partir de partículas secundárias produzidas na atmosfera. Embora a análise favoreça sua interpretação como fóton, a confirmação independente de sua origem permanece essencial para avaliar hipóteses que ultrapassam a física atualmente estabelecida.
| Característica | Informação observada |
|---|---|
| Explosão | GRB 221009A |
| Data do evento | 9 de outubro de 2022 |
| Energia no Carpet-3 | 300 TeV (+43/−38 TeV) |
| Energia publicada pelo LHAASO | Até aproximadamente 13 TeV |
| Principal dificuldade | Absorção pela radiação cósmica |
Por que esse resultado ainda não comprova uma nova física?
Uma das hipóteses investigadas envolve a violação da invariância de Lorentz, princípio fundamental da relatividade especial relacionado à equivalência das leis físicas entre referenciais inerciais. Determinadas modificações poderiam alterar as condições de interação dos fótons extremamente energéticos. Combinadas com partículas semelhantes a áxions, essas possibilidades oferecem interpretações matematicamente compatíveis com algumas características observadas.
Entretanto, compatibilidade teórica não significa comprovação experimental. Nenhuma dessas hipóteses foi demonstrada pelo evento isolado, e sua interpretação depende da associação correta entre o sinal e a explosão distante. Novos registros independentes, especialmente de fótons acima de 100 TeV provenientes de fontes extragalácticas, serão fundamentais para distinguir processos conhecidos de possíveis fenômenos físicos ainda desconhecidos.
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