Quando a radioatividade foi descoberta pela primeira vez por Marie Curie e Henri Becquerel, os cientistas acreditavam que a ionização atmosférica (ou seja, quando os elétrons são retirados de moléculas de ar) só ocorreu devido à radiação que foi produzida por elementos radioativos presentes em rochas ou gases radioativos na atmosfera Próprio. Então, outro físico nomeado Victor Hess conduziu um experimento usando três eletrômetros amarrados a um balão que foi emitido levantando-se através do céu.
Victor Hess – o prêmio Nobel de Física que descobriu raios cósmicos.
Ele observou que as taxas de ionização a uma altura de 4.600 metros (15.000 pés) eram algumas vezes maiores do que ao nível do solo. Ele argumentou que níveis tão altos de taxas de ionização só poderiam ser explicados pela presença de uma poderosa fonte cuja radiação bombardeava a atmosfera terrestre de cima. Assim, os raios cósmicos foram descobertos.
O que são raios cósmicos?
Os raios cósmicos são formas de radiação de alta energia – que consistem em núcleos atômicos ou protões de alta energia – que viajam por toda a nossa galáxia doméstica, ou seja, a Via Láctea . Os raios cósmicos podem ser produzidos pelo sol, mas a maioria é conhecida por se originar fora do sistema solar e viajar por toda a galáxia.
A representação de um artista de raios cósmicos sendo produzido a partir do centro de um buraco negro supermassivo (Crédito da foto: Wikimedia Commons)
A maioria dos raios cósmicos galácticos (~ 85%) são compostos de núcleos de átomos de hidrogênio (prótons), enquanto as partículas alfa (núcleos de hélio) representam cerca de 12% dos raios cósmicos. O resto são apenas núcleos e elétrons de átomos mais pesados.
Quando essas partículas de alta energia atingem a atmosfera do nosso planeta e interagem com núcleos atmosféricos, produzem chuveiros de partículas secundárias, também conhecido como um “chuveiro de ar”.
Chuveiro de ar
Um chuveiro de ar é simplesmente uma extensa cascata de radiação eletromagnética e partículas ionizadas (por exemplo, elétrons, fótons e muons) que ocorre na atmosfera (e às vezes atinge a superfície) quando um raio cósmico interage com outros núcleos atmosféricos.
Uma representação artística de um chuveiro do ar do raio cósmico criado por um protão de 1TeV que bate a atmosfera 20 quilômetros acima da terra. (Crédito da foto: Dinoj / Wikimedia Commons)
Um físico francês Pierre Auger descobriu em 1937 que tais chuveiros de ar extenso ocorreram quando raios cósmicos colidem com partículas altas na atmosfera.
A dose de radiação cósmica é máxima perto do pólo norte ou pólo sul, de modo que as tripulações de aeronaves experimentam mais raios cósmicos se rotineiramente trabalham próximos a essas áreas ( Fonte ).
Antes da descoberta de raios cósmicos, os físicos acreditavam que eles eram realmente raios gama sendo produzido como resultado de decaimento radioativo. Foi somente na década de 1930 que uma série de experimentos provou que os raios cósmicos eram principalmente partículas carregadas. Então, em 1954, as primeiras amostragens substanciais de chuveiros de ar foram coletadas pelo Rossi Cosmic X-Ray Group no Massachusetts Institute of Technology, Cambridge.
Tipos de raios cósmicos
Os cientistas classificam os raios cósmicos em quatro categorias principais.
Raios cósmicos anómalos
Estes são raios cósmicos de baixa energia e acredita-se que se originam na heliosheath (a região do espaço em forma de bolha que se estende muito além da órbita de Plutão – ou seja, a borda do nosso sistema solar) onde o vento solar Partículas carregadas libertadas da atmosfera do sol) não tem qualquer efeito.
Crédito da foto: NASA
Acredita-se que os raios cósmicos anômalos são produzidos quando os átomos eletricamente neutros na heliosheath são ionizados e acelerados. Curiosamente, quando a espaçonave Voyager 1 passou a heliosheath, não detectou a presença de qualquer aceleração de partículas.
Esta imagem mostra as localizações das Voyagers 1 e 2. A Voyager 1 está viajando muito longe e cruzou a heliosheath, região onde o gás interestelar e o vento solar começam a se misturar. (Crédito da imagem: Walt Feimer / NASA / Wikimedia Commons)
Raios cósmicos galácticos
Comumente abreviado como GCRs, estes raios entram em nosso sistema solar do exterior, mas geralmente são formados dentro de nossa galáxia. Os cientistas espaciais acreditam que esses tipos de raios cósmicos são o resultado de poderosas supernovas.
Alguns GCRs interagem com o meio interestelar e produzem raios gama. Esta é a imagem do telescópio energético da experiência do raio gama (EGRET) o exame do todo-céu do raio gama. (Crédito da foto: Nasa.gov)
Propõe-se que, depois de uma supernova explodir, as partículas saltam repetidamente dentro do remanescente gasoso da explosão e aceleram em raios cósmicos até que um ponto é atingido quando eles escapam para a galáxia.
Raios cósmicos solares
Casualmente referidos como abundantes raios cósmicos, estes originam a partir da estrela central em nosso sistema solar – o sol. A maioria destes raios são apenas prótons em energias relativamente baixas, que obtêm sua energia dos campos magnéticos intensos na superfície do sol.
Ultra-alta energia cósmica raios
Como o nome claramente significa, estas são partículas de raios cósmicos com muito, muito alta energia cinética. Essas partículas são extremamente raras, e suas origens ainda não foram totalmente compreendidas pelos astrônomos.
O Observatório do Raio Cósmico Pierre Auger, localizado na Argentina, está estudando raios cósmicos de ultra-alta energia, as partículas de energia mais altas do universo, que regam na Terra.
O Observatório Pierre Auger, um observatório internacional de raios cósmicos na Argentina, foi estabelecido para detectar raios cósmicos de ultra-alta energia em uma tentativa de enfrentar o enigma de suas origens e existência!
Referências:
- Raio Cósmico – Wikipedia
- Air Shower (Física) – Wikipédia , a enciclopédia livre
- Raio Cósmico de Ultra Alta Energia – Wikipedia
- Anomalous Cosmic Rays – Cosmicopia da NASA
- Raios Cósmicos – James Schombert (Universidade de Oregon)
- Os raios cósmicos vêm das estrelas de explosão – laboratório nacional do acelerador de SLAC (universidade de Stanford)
