Cientistas criam jatos de buraco negro em laboratório

Pesquisadores criaram em laboratório jatos de partículas semelhantes aos emitidos por buracos negros ativos, utilizando prótons para estudar como campos magnéticos interagem com plasma em expansão.

Esses experimentos podem ter desvendado o mistério de como buracos negros supermassivos, como os encontrados em quasares, expeliam seus jatos relativísticos. 

No centro de um quasar, um buraco negro supermassivo suga plasma de um disco espiralado e extremamente quente. Embora muito desse plasma seja atraído para o buraco negro, parte dele é ejetada em jatos que são moldados pelo campo magnético do buraco negro. Esses jatos podem se estender por milhares de anos-luz no espaço, mas os processos físicos que ocorrem na base deles permanecem obscuros.

Cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) em Nova Jersey desenvolveram uma técnica inovadora para medir como o plasma e os campos magnéticos interagem, usando uma versão modificada da radiografia de prótons. Eles criaram plasma de alta densidade ao disparar um feixe de laser de 20 joules em um alvo de plástico e provocaram reações de fusão em uma cápsula de combustível contendo deutério e hélio-3. Isso gerou explosões de prótons e raios-X.

Os prótons e raios-X foram então direcionados para uma malha de níquel com pequenos orifícios. Assim como um escorredor filtra líquidos, a malha separa os feixes de prótons, permitindo que os cientistas observassem como o plasma em expansão interage com um campo magnético. Os raios-X forneceram uma imagem de controle, passando sem ser perturbados e ajudando a comparar com os dados dos prótons.

Os pesquisadores observaram o campo magnético sendo deformado pelo plasma, resultando em estruturas semelhantes a redemoinhos. À medida que a energia do plasma diminuía, o campo magnético se recompunha, comprimindo o plasma em uma coluna fina, semelhante aos jatos relativísticos vistos em quasares.

Will Fox, um dos principais pesquisadores, comentou que essa experiência foi única, pois permitiu ver diretamente o campo magnético mudando ao longo do tempo. Sophia Malko, do PPPL, destacou que essa foi a primeira vez que a instabilidade magneto-Rayleigh-Taylor, que ocorre quando plasma encontra campos magnéticos, foi diretamente observada.

Esses resultados sugerem que os jatos de quasares podem ser formados quando o plasma empurra contra linhas de campo magnético, que reagem empurrando o plasma em uma coluna estreita. Esse fenômeno pode ser a chave para entender como buracos negros ativos funcionam.

Segundo os cientistas, essas observações permitirão melhorar os modelos que simulam jatos astrofísicos. A pesquisa foi publicada em 27 de junho na revista Physical Review Research.

Fonte: hypescience.com