Casa Ciências Cientistas desmistificam supernovas com lasers megapotentes

Cientistas desmistificam supernovas com lasers megapotentes

por Alberto Lima


Supernovas são mega explosões sofridas por estrelas moribundas com uma massa consideravelmente maior do que o Sol. Essas explosões são poderosíssimas, lançando matéria e energia a anos-luz de distância. Elas produzem elementos mais pesados do que o ferro (os quais as estrelas são incapazes de produzir), e essa matéria lançada pela explosão origina novos planetas, estrelas, luas, asteroides e quaisquer outros corpos por aí.

Quando Carl Sagan dizia que somos poeira das estrelas ele não fazia uma figura de linguagem – nós somos, literalmente, poeira das estrelas. Quando estudamos as supernovas, estudamos nossa própria origem. 

No entanto, para estudarmos-as, precisamos observá-las. E é aí que está o problema – não é todo dia que se vê uma supernova. Mas o ser humano é engenhoso. Os cientistas descobrem formas de estudar algo indiretamente. Já falamos, por exemplo, de como os cientistas estudam buracos negros com materiais absorvedores de som, e até mesmo com supercondutores. Bom, nesse sentido, os cientistas também estudam supernovas com lasers. E há também quem utilize explosivos e descargas elétricas.

O laser superpoderoso National Ignition Facility. (Lawrence Livermore National Laboratory).

Supernovas e ondas de choque

A física Hye-Sook Park trabalha há mais de 10 anos junto com mais colegas nas ondas de choques de supernovas – um fenômeno ainda muito mal entendido. As partículas, altamente energéticas – tanta energia quanto, e às vezes muito mais do que aqueles aceleradores de partículas gigantes -, voam a distâncias inacreditavelmente grandes. 

Portanto, alguém precisava estudá-las seriamente. Park e sua equipe conseguiram, recentemente, simular essas ondas de choque utilizando os lasers. O fascínio dela pelas supernovas iniciou-se na década de 1980, em sua pós graduação, trabalhando em um observatório de neutrinos, o IMB (Irvine–Michigan–Brookhaven). Eles não estudavam supernovas, mas certa vez detectaram um pico de neutrinos de uma supernova, o que forneceu diversos dados úteis.

Mas pela raridade do fenômeno, não podemos esperar.

Outro ponto bastante útil das simulações laboratoriais são a escala de tempo completamente diferente. As explosões das supernovas ocorrem rapidamente. No entanto, outros detalhes levam anos, séculos e até milênios. Ainda enxergamos, nos dias de hoje, remanescentes de supernovas bastante velhas. Por exemplo, a foto abaixo contém os remanescentes da supernova SN 1572, fotografados em 2003. No entanto, a primeira pessoa a observá-la foi Tycho Brahe, em 1572.

SN 1572. (NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al.).

Mas nesse projeto, 10 bilionésimos de segundo equivalem a 15 minutos da vida real. 

Literalmente derretidinho

Claro que eles não fabricam supernovas inteiras. Ninguém se matará em laboratório por nada. O que os lasers fazem é simular apenas a onda de choque, a parte específica onde a equipe foca. Os lasers atingem algum material, como o plástico. 

Mas como eles tratam de escalas de energia inimagináveis, não é qualquer laser que os supre. Na verdade, eles utilizaram o laser mais potente do mundo, o NIF, National Ignition Facility, nos Estados Unidos. 192 poderosos feixes focam em um único ponto, amplificando sua força exponencialmente. Esse humilde laser entrega incríveis 500 trilhões de watts. No momento que o ativam, ele consome mais energia do que mil Estados Unidos juntos. Por isso ele funciona apenas por um breve instante.

“Quando eles fazem a contagem regressiva para a sua injeção, seu coração bate forte”, diz a física de plasmas Jena Meinecke, da Universidade de Oxford, ao Science News.

Como no espaço não há ar, as ondas de choque ocorrem por motivos diferente do que na Terra. Explosões aqui causam ondas de choque com a movimentação do ar. Mas na supernova, ocorrem graças aos poderosíssimos campos magnéticos. Ao atingir o plástico com os feixes de laser, um plasma hiperveloz surge – com velocidade suficiente para dar duas voltas no entorno da Terra.

Portanto, em um tempo menor do que piscamos, os fluxos de plasma se encontram e se chocam, produzindo campos magnéticos incrivelmente fortes para a escala do experimento. Após muita análise de dados, eles perceberam, enfim, que a turbulência do campo magnético acelera as partículas com energias dezenas, e centenas de vezes mais potentes do que aceleradores de partículas.

Com informações de Science News.



Fonte Socientifica

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