Há perguntas que a física ainda não consegue responder, como a origem dos raios cósmicos. Essas partículas subatômicas — prótons e núcleos ionizados que cruzam o universo a velocidades próximas à da luz — chegam à Terra em quantidade e energia que desafiam os modelos mais sofisticados da astrofísica. Entre as mentes dispostas a investigar esse mistério está Andressa Colaço.
Doutoranda em Física Teórica e Experimental pela USP de São Carlos, ela integra no APOEMA o grupo de fontes e propagação, que investiga onde e como essas partículas são aceleradas, e o que acontece com elas durante a longa viagem até a Terra. “Estudamos as origens e onde estão sendo aceleradas. E como vão perdendo energia ao atingir outras partículas. Então, acontece muita coisa que não é fácil explicar sem ter uma física bastante robusta e métodos computacionais”, detalha Andressa.
Toda vez que raios cósmicos atravessam um campo magnético, sua trajetória muda. E esse caminho tortuoso atrapalha a descoberta de sua origem. Isso torna a tarefa radicalmente diferente de observar, por exemplo, com um telescópio de luz: fótons viajam em linha reta e chegam apontando exatamente para a fonte.
A estratégia para contornar isso combina teoria, modelagem computacional e observações em múltiplos mensageiros astrofísicos. A pesquisadora constrói modelos físico-matemáticos para identificar quais objetos celestes têm as condições certas para acelerar partículas a energias tão extremas: campos magnéticos suficientemente intensos, estruturas suficientemente grandes. Em seguida, simula como as partículas se comportariam ao sair dessas fontes e como chegariam até os detectores — e compara com o que os experimentos de fato registram.
Entre as fontes mais promissoras estão os núcleos ativos de galáxias (AGNs), buracos negros supermassivos que, ao consumir matéria, disparam jatos de energia a distâncias colossais — e, no processo, podem acelerar raios cósmicos a energias inimagináveis. Durante a graduação em Física Computacional, Andressa já investigava um desses objetos: a radiogaláxia M87, também conhecida como Virgo A, situada a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra e uma das mais estudadas do céu.
Agora, no doutorado (como bolsista da Fapesp), ela expande o foco para as explosões de raios gama mais energéticas e luminosas do universo, associadas ao colapso de estrelas massivas ou à fusão de estrelas de nêutrons. São eventos imprevisíveis, que surgem sem aviso no céu e duram de segundos a dias. “Eles são fortes candidatos agora para tentar explicar as origens dos raios cósmicos”, conta. E é justamente aí que o CTAO entra nas perspectivas da pesquisadora: o observatório tem uma linha dedicada à detecção e monitoramento desses eventos, e os dados dos novos telescópios poderão, futuramente, cruzar com os modelos que ela está construindo.
Astronomia desde sempre
A trajetória de Andressa até a astrofísica de partículas não foi exatamente uma surpresa, mas uma convergência natural de interesses que ela carrega desde cedo. Fez o ensino médio integrado ao curso técnico em Química, no Instituto Federal de Santa Catarina, e participou do clube de astronomia da escola. “Acho que a astronomia foi o meu interesse mais antigo”, revela a pesquisadora, que participa do Programa de Aperfeiçoamento de Ensino (PAE), cumprindo etapas de preparação pedagógica e estágio supervisionada em docência.
A montanha-russa das descobertas
Perguntada sobre o que move a rotina de quem trabalha com o desconhecido, Andressa deu uma das respostas mais honestas e precisas sobre o cotidiano da pesquisa científica: “É muito bom perceber o que outras pessoas não tinham percebido. Esse pico de alegria termina quando você encontra um erro no código. Resultados que achava que iam revolucionar tudo não estavam certos”. O que fazer? Corrigir. E descobrir que ainda havia coisas novas. É nesse ciclo de planejar, investigar, descobrir, errar, corrigir e avançar que a ciência se move.