Buracos negros podem funcionar como supercolisores de partículas

 Colisor de partículas natural

E se pudermos substituir colisores de partículas gigantescos como o LHC, que custam bilhões e levam décadas para entrarem em operação, por um acelerador prontinho da silva, já devidamente "instalado" no espaço?

A rotação rápida e os poderosos campos magnéticos do buraco negro podem lançar enormes jatos de plasma no espaço, um processo que pode gerar os mesmos resultados que os supercolisores construídos pelo homem. [Imagem: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University] 

Andrew Mummery e Joseph Silk, da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, acreditam que podemos fazer isto simplesmente usando buracos negros como colisores de partículas.

"Uma das grandes esperanças para aceleradores de partículas como o Grande Colisor de Hádrons é que ele gere partículas de matéria escura, mas ainda não vimos nenhuma evidência," disse Silk. "É por isso que há discussões em andamento para construir uma versão muito mais potente, um superacelerador de última geração. Mas, à medida que investimos US$ 30 bilhões e esperamos 40 anos para construir este superacelerador, a natureza pode nos dar um vislumbre do futuro em buracos negros supermassivos."

Um buraco negro pode girar em torno do seu eixo como um planeta, mas com uma força muito maior devido ao seu intenso campo gravitacional. Alguns buracos negros massivos de rotação rápida, localizados no centro das galáxias, liberam enormes explosões de plasma, provavelmente devido a jatos alimentados pela energia da sua rotação e dos discos de acreção circundantes.

São esses eventos que poderiam gerar os mesmos resultados que os supercolisores artificiais, defende a dupla.

"Se buracos negros supermassivos conseguem gerar essas partículas por meio de colisões de prótons de alta energia, então poderíamos receber um sinal na Terra, alguma partícula de altíssima energia passando rapidamente pelos nossos detectores," explicou Silk. "Isso seria a evidência de um novo acelerador de partículas dentro dos objetos mais misteriosos do Universo, atingindo energias que seriam inatingíveis em qualquer acelerador terrestre. Poderíamos ver algo com uma assinatura estranha que possivelmente forneceria evidências da existência de matéria escura, o que é um pouco mais complicado, mas é possível."

Há controvérsias na própria comunidade científica sobre a construção de colisores cada vez maiores. [Imagem: CERN]

Colisor e detectores já prontos

Os dois pesquisadores demonstraram que "fluxos de gás" em queda livre perto de um buraco negro podem extrair energia da sua rotação, tornando-se muito mais violentos do que se imaginava ser possível. Perto de um buraco negro em rotação rápida, essas partículas podem colidir caoticamente.

"Algumas partículas dessas colisões descem pela garganta do buraco negro e desaparecem para sempre. Mas, devido à sua energia e momento, algumas também escapam, e são essas que escapam que são aceleradas a energias sem precedentes," detalhou Silk. "Descobrimos o quão energéticos esses feixes de partículas poderiam ser: Tão poderosos quanto os de um superacelerador, ou mais. É muito difícil dizer qual é o limite, mas eles certamente estão à altura da energia do mais novo superacelerador que planejamos construir, então certamente poderiam nos fornecer resultados complementares."

Embora não seja idêntico, o processo é semelhante às colisões criadas usando campos magnéticos intensos para acelerar partículas no túnel circular de um acelerador de partículas de alta energia.

Mas esta é apenas a primeira parte. Se os buracos negros estão mesmo colidindo partículas e gerando outras, é necessário detectá-las. A boa notícia é que ao menos uma parte deste aparato também já está pronta.

Para detectar as partículas de alta energia geradas pelos buracos negros seria possível usar observatórios que já rastreiam supernovas, erupções massivas de buracos negros e outros eventos cósmicos. Entre eles estão detectores como o Observatório de Neutrinos IceCube, no Polo Sul, e o Telescópio de Neutrinos KM3NeT, que recentemente detectou o neutrino mais energético já registrado sob o Mar Mediterrâneo.

"A diferença entre um supercolisor e um buraco negro é que os buracos negros estão muito distantes," disse Silk. "Mas, mesmo assim, essas partículas chegarão até nós."

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