Avanço científico surpreendente: Cientistas criam um ‘disco de buraco negro’ em laboratório

Cientistas finalmente conseguiram criar uma miniatura de disco de acreção, o plasma alaranjado que circunda os buracos negros. Eles foram identificados com maior clareza nas fotografias reais do Sagittarius A* e do M87*.

O êxito dessa pesquisa contribuirá para desvendar o comportamento da matéria em torno dos buracos negros e por que ela não é “engolida” por eles.

Quando qualquer forma de matéria, como nuvens de gás, poeira ou estrelas, aproxima-se o suficiente de um buraco negro, ela se atrai pela sua gravidade extremamente intensa.

No entanto, há um detalhe importante. Ela não cai diretamente no horizonte de eventos, o ponto a partir do qual não poderia mais escapar, mas passa a girar ao seu redor.

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Isso ocorre devido a princípios fundamentais da física, como a conservação do momento angular e a força centrífuga.

Os buracos negros costumam ter um movimento de rotação, o que gera um arrasto no “tecido” do espaço-tempo, semelhante ao efeito de misturar uma massa de bolo em uma batedeira.

Na metáfora, é fácil perceber que a massa de bolo gira devido ao arrasto causado pelos garfos da batedeira.

No entanto, a velocidade de rotação é menor nas bordas da massa, próximas às paredes da tigela. Quanto mais centralizada estiver a massa, mais rápida será a sua rotação.

Esse mesmo princípio se aplica ao plasma em torno dos buracos negros. À medida que o plasma se aproxima, ele fica cada vez mais sujeito ao arrasto no espaço-tempo, e quanto mais rápido ele se movimentar, maior será o seu aquecimento.

Esse processo também resulta em um empuxo que afasta o plasma, assim como acontece ao tentar usar uma batedeira para misturar massa de bolo em um prato raso.

Descoberta

Por esse motivo, o plasma presente nos discos de acreção não cai no horizonte de eventos, mas mantém um equilíbrio ao seu redor. No entanto, surge a questão de como os buracos negros conseguem se alimentar e crescer tanto.

É justamente para responder a essa pergunta que os cientistas estão tentando simular buracos negros em laboratório. Há anos, estão tentando utilizar vários componentes, desde tanques enormes de água até métodos mais sofisticados.

Na pesquisa mais recente, os cientistas utilizaram uma máquina Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE) para criar anéis de plasma extremamente quentes.

Esses anéis se formam pela colisão de oito jatos de plasma separados, resultando na formação de um toro, o conhecido formato de rosquinha.

Dentro desse toro, o plasma comportou-se de maneira semelhante à massa de bolo em uma batedeira.

A rotação do toro de plasma durou apenas 150 nanossegundos, tempo suficiente para uma volta completa.

Os pesquisadores esperam aumentar a duração dos experimentos nas próximas tentativas, a fim de observar o crescimento dos discos à medida que novos pulsos de plasma forem emitidos.

Os resultados dessa pesquisa estão disponíveis na revista Physical Review Letters.

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Avanço tecnológico

Essa conquista de produzir um disco de acreção em laboratório representa um avanço tecnológico significativo.

Essa capacidade permite aos cientistas estudar de forma mais aprofundada os elementos fundamentais do universo e sua composição.

Ao simular e observar o comportamento do plasma no disco de acreção, os pesquisadores têm a oportunidade de investigar como a matéria interage em condições extremas de gravidade e altas temperaturas.

Isso contribui para ampliar nossa compreensão sobre a formação e evolução dos buracos negros. Ainda, ajuda a entender sobre os processos físicos e astrofísicos que ocorrem em sua vizinhança.

Além disso, essa abordagem experimental oferece uma plataforma controlada para testar e refinar modelos teóricos sobre os discos de acreção e sua influência na alimentação e crescimento dos buracos negros.

Esses estudos podem fornecer insights valiosos sobre a dinâmica dos objetos celestes, a formação de estruturas cósmicas e até mesmo a natureza da matéria escura.

Em suma, o desenvolvimento dessas simulações laboratoriais de discos de acreção é um salto para laboratórios. Cientistas de outras áreas agora recebem uma nova perspectiva para explorar fenômenos e elementos espaciais.

Fonte: CanalTech

Imagens: Canaltech, CanalTech