Como é dentro de um enorme aglomerado de galáxias? Os cientistas usaram 196 lasers para descobrir.

 Os cientistas realizaram experimentos para criar condições que replicassem o gás quente em gigantescos aglomerados de galáxias.

Esta imagem do Hubble mostra o aglomerado de galáxias Abell 1689. Ele combina dados visíveis e infravermelhos da Advanced Camera for Surveys (ACS) do Hubble com um tempo de exposição combinado de mais de 34 horas para revelar este pedaço do céu em detalhes maiores e mais impressionantes do que em observações anteriores . (Crédito da imagem: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Observatory) e H. Ford (JHU)) 

Um experimento terrestre está replicando o calor extremo encontrado em aglomerados de galáxias localizados no espaço profundo usando quase 200 lasers. A esperança é que a série de experimentos revele mais sobre as condições dentro de grupos gigantes de galáxias . Aqui, o gás hidrogênio pode queimar aproximadamente nas mesmas temperaturas que o centro do nosso sol , ou cerca de 18 milhões de graus Fahrenheit (10 milhões de graus Celsius). 

Os cientistas não têm certeza de como essas condições ultraquentes podem persistir dentro de aglomerados de galáxias porque os modelos que os físicos construíram sugerem que o gás deveria ter esfriado durante os 13,77 bilhões de anos em que o universo existe. 

Portanto, uma equipe está investigando essas condições com a instalação de laser mais energética do mundo: a Instalação Nacional de Ignição no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia. As condições são criadas em um ambiente do tamanho de uma moeda de dez centavos que dura apenas uma fração de segundo, mas é um bom começo para entender mais sobre o ambiente do aglomerado de galáxias, diz a equipe. 

"Os cientistas focaram 196 lasers em um único alvo minúsculo, criando um plasma incandescente com campos magnéticos intensos que existem por alguns bilionésimos de segundo", disse a Universidade de Chicago, uma instituição participante, em um comunicado . 

"Isso foi o suficiente para eles determinarem que, em vez de uma temperatura uniforme, havia pontos quentes e frios no plasma. Isso se encaixa com uma das teorias que foram propostas sobre como o calor fica preso dentro de aglomerados de galáxias."

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra o aglomerado de galáxias MACS J0416. Este é um dos seis aglomerados de galáxias estudados pelo programa Hubble Frontier Fields, que juntos produziram as imagens mais profundas de lentes gravitacionais já feitas. Os cientistas usaram luz intraaglomerado (visível em azul) para estudar a distribuição da matéria escura dentro do aglomerado.(Crédito da imagem: NASA, ESA e M. Montes (Universidade de Nova Gales do Sul)) 

A teoria sugere que o calor geralmente se distribui como elétrons, ou partículas carregadas, colidem uns com os outros. Dentro de uma área aquecida, no entanto, o gás superaquecido conhecido como plasma tem campos magnéticos emaranhados. Esses campos fazem com que os elétrons espiralem ao longo da direção dos campos magnéticos, em vez de dispersar sua energia. A equipe descobriu que os campos magnéticos suprimem a condução (e dissipação) de energia por um fator de mais de 100. Reino Unido, disse no mesmo comunicado.  Os membros da equipe simularam seus experimentos antes de usar o laboratório, para garantir que estivessem prontos para o trabalho em escala de nanossegundos com os lasers. Esse processo foi importante, pois os experimentos no laboratório eram um negócio único e os pesquisadores precisavam realizar exatamente as medições certas em um curto período de tempo, disse a equipe no comunicado. 

Embora o novo estudo forneça mais informações sobre como esses aglomerados de galáxias ficam tão quentes, há mais perguntas a serem respondidas, acrescentou o comunicado. 

"Embora os pontos quentes e frios sejam evidências sólidas do impacto dos campos magnéticos no resfriamento do gás quente nos aglomerados de galáxias, são necessários mais experimentos para entender exatamente o que está acontecendo. O grupo está planejando sua próxima rodada de experimentos ... ainda este ano." 

Um estudo baseado na pesquisa foi publicado quarta-feira (9 de março) na Science Advances.

Fonte: Space.com