Simulação de supercomputador explica raios X de buracos negros
Por Danielle Cassita • Editado por Luciana Zaramela |
Pesquisadores da Universidade de Helsinki, na Finlândia, encontraram uma explicação para os raios X detectados perto de buracos negros. A origem da radiação intrigava cientistas desde a década de 1970, e segundo o novo estudo, é o resultado das interações entre campos magnéticos e plasma gasoso destes objetos misteriosos.
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Antes de continuar, vale entender primeiro o que é um buraco negro. Estes objetos são formados quando grandes estrelas colapsam sobre si próprias; a concentração de massa é tão densa que a gravidade ali não permite que nada escape, nem mesmo a luz. Portanto, buracos negros são invisíveis — mas os efeitos que causam nos arredores, não.
Então, de onde vêm os raios X destes objetos? É que muitos deles costumam estar na companhia de estrelas em sistemas binários. Nestes sistemas, um objeto orbita o outro, mas a matéria da estrela é lentamente devorada pelo buraco negro e forma um disco de acreção ao redor dele. Esta estrutura emite raios X.
Desde 1970, os cientistas vêm tentando modelar a radiação dos discos de acreção. E é aqui que entra o novo estudo: os pesquisadores modelaram as interações entre a radiação, plasma e campos magnéticos ao redor de buracos negros, e descobriram que a turbulência dos campos magnéticos aquece o plasma, fazendo com que emita radiação.
As simulações mostraram que a turbulência ao redor dos buracos negros é tão forte que até os efeitos quânticos se tornam importantes para revelar a dinâmica do plasma. Na mistura modelada de plasma (de elétrons e pósitrons) e fótons, os raios X locais se transformaram em elétrons e pósitrons. Quando entram em contato, estas partículas se tornam radiação outra vez.
O mais curioso é que os elétrons e os pósitrons — suas respectivas antipartículas — não costumam correr no mesmo lugar, mas buracos negros são tão extremos que quebram regras, tornando isso possível. Além disso, a radiação não costuma interagir com o plasma, mas os fótons ao redor dos buracos negros são tão energéticos que suas interações afetam o plasma.
Portanto, o estudo mostrou que o plasma e sua turbulência produzem naturalmente os raios X observados nos discos de acreção dos buracos negros. Além disso, a simulação também permitiu que, pela primeira vez, pesquisadores pudessem observar que o plasma ao redor dos buracos negros pode ocorrer em dois estados diferentes, que dependem do campo de radiação externa.
O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Nature Communications.