Cientistas criaram uma pequena explosão de raios gama em laboratório pela primeira vez

Explosões de raios gama, explosões intensas de luz, são os eventos mais brilhantes já observados no Universo - com duração não superior a segundos ou minutos. Alguns são tão luminosos que podem ser observados a olho nu, como a explosão "GRB 080319B" descoberta pela missão Swift GRB Explorer da NASA em 19 de março de 2008.

Mas, apesar do fato de que eles são tão intensos, os cientistas realmente não sabem o que causa rajadas de raios gama. Há pessoas que acreditam que algumas delas podem ser mensagens enviadas por civilizações alienígenas avançadas .

Agora, pela primeira vez conseguimos recriar uma mini versão de um estouro de raios gama no laboratório - abrindo uma nova maneira de investigar suas propriedades. Nossa pesquisa é publicada em Physical Review Letters .

Uma idéia para a origem das rajadas de raios gama é que elas são de alguma forma emitidas durante a emissão de jatos de partículas liberadas por objetos astrofísicos maciços, como buracos negros. Isso faz explosões de raios gama extremamente interessantes para astrofísicos - seu estudo detalhado pode revelar algumas propriedades-chave dos buracos negros de origem.

Os feixes lançados pelos buracos negros seriam principalmente compostos de elétrons e seus companheiros de "antimatéria", os positrons - todas as partículas possuem contrapartes de antimatéria que são exatamente idênticas a si mesmas, apenas com carga oposta. 

Esses feixes devem ter campos magnéticos fortes, auto-gerados. A rotação dessas partículas ao redor dos campos produz potentes explosões de radiação de raios gama. Ou, pelo menos, é isso que nossas teorias prevêem . Mas na verdade não sabemos como os campos serão gerados.

Infelizmente, há alguns problemas ao estudar essas explosões.

Não só eles passam por períodos curtos de tempo, mas, mais problemática, eles são originados em galáxias distantes, às vezes até bilhões de anos-luz da Terra (imagine um seguido por 25 zeros - isso é basicamente o que um bilhão de anos-luz está em metros) .

Isso significa que você confia em olhar para algo inacreditavelmente distante, que acontece ao acaso, e dura apenas alguns segundos. É um pouco como entender o que é feita uma vela, só tendo vislumbres de velas iluminadas de vez em quando a milhares de quilômetros de você.

O laser mais poderoso do mundo

Foi recentemente proposto que a melhor maneira de descobrir como as rajadas de raios gama são produzidas, imitando-as em reproduções em pequena escala no laboratório - reproduzindo uma pequena fonte desses feixes de elétrons-positrões e observando como eles evoluem quando deixados por conta deles. Nosso grupo e nossos colaboradores dos EUA, França, Reino Unido e Suécia, recentemente conseguiram criar a primeira réplica em pequena escala desse fenômeno, usando um dos lasers mais intensos da Terra, o laser Gemini , hospedado pelo Laboratório Rutherford Appleton no Reino Unido.

Quão intenso é o laser mais intenso na Terra? Pegue toda a energia solar que atinge toda a Terra e aperte-a em alguns microns (basicamente a espessura de um cabelo humano) e você obteve a intensidade de um tiro a laser típico em Gemini. Tirando este laser em um alvo complexo, conseguimos lançar cópias ultra-rápidas e densas desses jatos astrofísicos e fazer filmes ultra-rápidos de como eles se comportam.

A redução desses experimentos é dramática: leve um jato real que se prolonga até milhares de anos-luz e comprime-o até alguns milímetros. Em nosso experimento, conseguimos observar, pela primeira vez, alguns dos fenômenos-chave que desempenham um papel importante na geração de rajadas de raios gama, como a autogeneração de campos magnéticos que duraram muito tempo.

Estes foram capazes de confirmar algumas das principais previsões teóricas da força e distribuição desses campos. Em suma, nosso experimento independentemente confirma que os modelos atualmente utilizados para entender rajadas de raios gama estão no caminho certo. O experimento não é apenas importante para estudar rajadas de raios gama. A matéria feita apenas de elétrons e positrons é um estado de matéria extremamente peculiar.

A matéria normal na Terra é predominantemente feita de átomos: um núcleo positivo pesado, cercado por nuvens de elétrons leves e negativos.

Devido à incrível diferença de peso entre esses dois componentes (o núcleo mais leve pesa 1836 vezes o elétron) quase todos os fenômenos que experimentamos em nossa vida diária vem da dinâmica dos elétrons, que são muito mais rápidos em responder a qualquer entrada externa (luz , outras partículas, campos magnéticos, você o nomea) do que núcleos.

Mas em um feixe elétron-positrão, ambas as partículas têm exatamente a mesma massa, o que significa que essa disparidade nos tempos de reação é completamente destruída. Isso traz uma quantidade de conseqüências fascinantes. Por exemplo, o som não existiria em um mundo elétron-positrão.

Até agora tão bom, mas por que devemos nos preocupar tanto com eventos tão distantes? Existem vários motivos. Primeiro, entender como as rajadas de raios gama são formadas nos permitirão entender muito mais sobre os buracos negros e assim abrir uma grande janela sobre como nosso Universo nasceu e como ele irá evoluir.

Mas há uma razão mais sutil.

SETI - Pesquisa de inteligência extraterrestre - procura mensagens de civilizações alienígenas , tentando capturar sinais eletromagnéticos do espaço que não podem ser explicados naturalmente (ele se concentra principalmente em ondas de rádio, mas rajadas de raios gama também estão associadas a essa radiação).

A conversaClaro, se você colocar seu detector para procurar emissões do espaço, você recebe uma enorme quantidade de sinais diferentes. Se você realmente deseja isolar transmissões inteligentes, primeiro você precisa se certificar de que todas as emissões naturais são perfeitamente conhecidas para que elas possam ser excluídas.

Nosso estudo ajuda a entender as emissões de buracos negros e pulsar, de modo que, sempre que detectamos algo semelhante, sabemos que não vem de uma civilização alienígena.  

Gianluca Sarri , professora da Faculdade de Matemática e Física, Queen's University Belfast .

Fonte: http://www.sciencealert.com/scientists-have-created-a-mini-gamma-ray-burst-in-the-lab-for-the-first-time