Nuvens moleculares como fontes multi-mensageiras: raios cósmicos, raios gama e neutrinos. - TORRES, Luan de Castro. (2024)
Nuvens moleculares são regiões interestelares formadas por gás e poeira e podem ser estudadas como possíveis fontes multi-mensageiras, emissoras de raios cósmicos, raios gama e neutrinos. Os raios cósmicos são partículas carregadas relativísticas, compostas principalmente por núcleos atômicos, como prótons e partículas alfa, e elétrons. Essas partículas, durante sua propagação pelo meio interestelar, podem interagir com nuvens moleculares, causando várias alterações físico-químicas, como aquecimento do gás e de grãos de poeira e formação e destruição de moléculas. A interação de raios cósmicos com nuvens moleculares gera a ionização do gás interestelar e aumenta a taxa de aquecimento, o que pode alterar a estabilidade da nuvem e facilitar ou inibir o colapso gravitacional, processo crucial para o nascimento de novas estrelas. Além do mais, a interação dos raios cósmicos com nuvens moleculares produz partículas secundárias hadrônicas, eletromagnéticas e muônicas via diferentes processos físicos. O objetivo deste trabalho é investigar os mecanismos físicos de interação de raios cósmicos, de diferentes composições químicas e energias, com uma nuvem molecular típica (massa de 5400 M⊙ contendo átomos de H e C, tamanho de ∼ 4,8 pc e densidade numérica média de ∼ 300 cm−3) através do método de simulação de Monte Carlo Geant4. Assim, a energia depositada em diferentes camadas da nuvem e os espectros de hádrons, raios gama e neutrinos que emergem da mesma são investigados. Muitas nuvens moleculares estão relativamente próximas de remanescentes de supernovas, fontes intensas de raios cósmicos. A nuvem molecular de Perseus pode fornecer um ambiente ideal para estudar como esses eventos violentos impactam as nuvens próximas, enriquecendo o meio interestelar com elementos pesados e energia. Deste modo, investigou-se também a interação de raios cósmicos com a nuvem molecular de Perseus, a qual é uma região de formação estelar localizada na constelação de Perseus, a aproximadamente 1000 anos-luz da Terra. Ela é uma grande nuvem de gás e poeira interestelar, repleta de regiões densas e frias onde novas estrelas estão se formando.