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Um pequeno buraco negro está a ajudar os cientistas a compreender como misteriosos raios cósmicos podem atravessar o Universo e atingir a Terra quase à velocidade da luz.
Raios cósmicos de alta energia caem constantemente sobre nós vindos do espaço, mas os cientistas não sabem muito sobre eles. Um mistério de longa data é como os raios cósmicos podem atingir o nosso planeta a tais velocidades.
Pela primeira vez, os investigadores que observam o buraco negro detectaram um acelerador de partículas natural que está acelerando os raios cósmicos que bombardeiam o nosso planeta.
“Nos últimos anos, poderíamos dizer: ‘sim, existe aceleração de partículas. Como? Impossível dizer. Mas existe'”, disse Laura Olivera-Nieto, autora do artigo e pesquisadora do Max-Planck-Institut. für Kernphysik em Heidelberg, disse ao Business Insider.
“Agora estamos entrando em uma era em que podemos realmente responder onde e como”, disse ela.
Raios cósmicos rápidos vêm de buracos negros e estrelas em explosão
Nosso planeta está nadando em um mar de raios cósmicos. Essas partículas carregadas saltam pelo Universo, trazendo consigo muita energia.
Se estes raios atingissem o nosso planeta sem serem filtrados, a vida na Terra não seria possível. Os raios cósmicos viajam quase à velocidade da luz – tão rápido que podem passar pelos nossos corpos como o ar, trazendo tanta energia que o nosso DNA seria fragmentado em tiras.
Felizmente para nós, a atmosfera do nosso planeta protege-nos do pior da radiação. Mas ainda é importante para nós compreendermos como ele aparece no nosso Universo, especialmente à medida que mais países investem em tornar os humanos uma espécie multiplanetária no futuro.
E uma das coisas que realmente não entendemos é como eles atingem a velocidade que alcançam.
Olhando para o coração de um jato
Quando os cientistas observam os raios cósmicos provenientes de quasares e supernovas, normalmente tudo o que vêem é uma grande bolha.
Os raios cósmicos de alta energia vêm de quasares que estão muito distantes – se estiverem mais próximos, explodiriam a Via Láctea, por isso são difíceis de ver em detalhes. As supernovas podem estar mais próximas, mas emitem raios de baixa energia, que são realmente fracos quando vistos de um telescópio na Terra.
Mas um objeto cósmico próximo chamado SS 433 proporcionou uma rara oportunidade de observar os raios cósmicos com detalhes sem precedentes.
SS 433 é um microquasar, o que significa que é um pequeno buraco negro com cerca de dez vezes a massa do Sol. Ele está localizado na nebulosa Manatee, uma nuvem de gás deixada para trás por uma estrela em explosão a cerca de 18.000 anos-luz.
“É chamado de microquasar porque é como uma versão em miniatura dessas coisas”, disse Olivera-Nieto.
Isso significa que ela é fraca o suficiente para estar por perto, mas forte o suficiente para expelir partículas de maior energia do que uma supernova.
Há outra razão pela qual este microquasar é tão “especial”, disse Olivera-Nieto. Esses objetos geralmente possuem jatos que duram um ou dois dias.
“Este aqui tem jatos há 50 anos, o que é extraordinário porque é o único que conhecemos que ficou preso em um estado”, disse ela.
Quando Olivera-Nieto e colegas observaram este objeto, descobriram que havia uma grande lacuna nos jatos. Eles puderam ver pequenas espirais ao redor do buraco negro, a cerca de 0,1 parsecs de distância, e depois nada, e os jatos reapareceram cerca de 75 anos-luz adiante.
Os cientistas pensam que a lacuna é onde as partículas estão sendo aceleradas até perto da velocidade da luz.
A localização do acelerador nos diz como ele funciona
Os cientistas têm três teorias para explicar como funciona esse acelerador natural de partículas.
Uma delas é que as linhas do campo magnético ao redor do buraco negro carregam essas partículas, e elas ficam sob tanta tensão que se rompem violentamente, impulsionando as partículas para o espaço.
Mas, nesse caso, o acelerador estaria bem próximo do buraco negro.
Outra é que o buraco negro cria túneis que impulsionam as partículas à medida que elas ricocheteiam nas laterais. Mas então as partículas ficariam gradualmente mais rápidas.
A observação, pela primeira vez, favorece uma terceira hipótese: as partículas colidem com uma parede invisível, a chamada descontinuidade, que interrompe abruptamente as partículas no seu caminho.
Essa mudança na velocidade faz com que a energia se acumule em torno das partículas, dando-lhes essa velocidade quando eventualmente rompem.
A questão agora é: o que cria esse choque?
“Não sabemos porque é bastante intrigante porque está acontecendo em ambos os lados simetricamente”, disse Olivera-Nieto.
“Então isso significa que está de alguma forma conectado ao próprio sistema”, disse ela.
As descobertas foram publicadas na revista científica Science.
Publicado em 04/02/2024 17h20
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