Cientistas desvendam mistério de aglomerados de galáxias com 196 lasers

Cientistas de universidades americanas conceituadas se uniram para entender aglomerados de galáxias por meio do uso de 196 lasers. Assim, essas aglomerações são conjuntos de dezenas de milhares de galáxias, atraídas pela gravidade. Juntas, formam os maiores objetos de todo o universo.

“Aglomerados de galáxias são uma das coisas mais inspiradoras do universo”, contou o professor Don Lamb, astrofísico da Universidade de Chicago. O pesquisador é parte de um experimento que pode oferecer a solução para um mistério importante dentro da área.

Isso porque há muitos anos, pesquisadores já sabem que o gás hidrogênio presente em aglomerados de galáxias alcança temperaturas extremamente altas, em torno de 10 milhões de graus Kelvin. Dessa forma, com quase a mesma temperatura do centro do sol, ela é tão alta que os átomos de hidrogênio não conseguem existir. Então, o gás se torna um plasma de prótons e elétrons.

Isso já é um conhecimento geral na comunidade acadêmica, mas ainda existe um grande mistério em torno disso. Cientistas não conseguiram encontrar explicação para o gás hidrogênio continuar tão quente, já que, de acordo com as leis da física, a tendência é de esfriamento quanto mais tempo passa, o que não foi o que aconteceu.

Contudo, a complicação em torno desse mistério é a dificuldade de recriar as condições exatas dos aglomerados de galáxias. Então, sem uma recriação, não foi possível estudar o fenômeno, pelo menos não até agora.

Existe um laboratório capaz de chegar perto de uma simulação, que é o Laboratório Nacional Lawrence Livermore, no National Ignition Facility (NIF). Lá, é possível recriar as condições extremas dos aglomerados de galáxias por meio de lasers. No entanto, isso só acontece por uma fração de segundo e com volume reduzido.

Experimento com 196 lasers

Philip Saltonstall/Lawrence Livermore National Laboratory

Logo, os cientistas das Universidades de Chicago, Oxford e Rochester se uniram para finalmente criar condições similares às dos aglomerados de galáxias. “Os experimentos conduzidos no NIF são literalmente fora desse mundo”, disse Jena Meinecke, uma das cientistas envolvidas no projeto.

Dessa forma, o experimento envolveu 196 lasers que apontaram para um alvo pequeno. Assim, os cientistas conseguiram criar um plasma branco quente com campos magnéticos intensos por alguns bilionésimos de segundos.

Contudo, apesar do tempo tão limitado, foi o suficiente para determinar que a temperatura não é uniforme. Assim, existem pontos quentes e frios dentro do plasma. Com isso, esse experimento se alinha com a teoria de como o calor ficaria preso dentro dos aglomerados de galáxias.

Em condições normais, o calor iria se distribuir com a colisão dos elétrons, mas o emaranhado de campos eletromagnéticos dentro do plasma afeta os elétrons. Logo, eles se movem em espirais na direção dos campos magnéticos, o que impede a distribuição e dispersão da energia de forma uniforme, como esperado.

Resultados e pesquisas futuras

No experimento, os pesquisadores notaram que a condução da energia foi suprimida por um fato acima de 100. “Este é um resultado incrivelmente animador porque nós fomos capazes de mostrar que o que os astrofísicos propuseram está no caminho certo”, afirmou Robert A. Millikan, professor de Astronomia e Astrofísica.

“Este é realmente um resultado surpreendente. As simulações foram fundamentais para desvendar a física em jogo no plasma turbulento e magnetizado, mas o nível de supressão do transporte térmico foi além do que esperávamos”, adicionou o professor Petros Tzeferacos, da Universidade de Rochester.

Assim, as simulações foram feitas com códigos de computador desenvolvidos na Universidade de Chicago. Eles são chamados de códigos FLASH, utilizando o Flash Center for Computational Science da Universidade de Rochester. Esses códigos possibilitam a visualização da simulação do experimento em detalhes mínimos para que os pesquisadores possam encontrar os resultados.

O cuidado foi necessário porque os cientistas têm poucas tentativas para realizar a simulação. Com descobertas interessantes, a equipe ainda planeja desenvolver mais pesquisas em 2022 para compreender os aglomerados de galáxias.

Fonte: Olhar Digital