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| Nesta imagem, simulações em computador mostram a estrutura turbulenta do campo magnético em duas ondas de choque se afastando uma da outra. (Crédito da imagem: Frederico Fiuza / Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC) |
Os
pesquisadores criaram uma versão em miniatura das ondas de choque
das supernovas em um laboratório aqui na Terra para resolver um
mistério cósmico de longa data.
Quando
as estrelas morrem e explodem em supernovas, elas criam ondas de
choque que emanam através do plasma circundante. Essas poderosas
ondas de choque explodem raios cósmicos, ou partículas altamente
energéticas, no universo. As ondas agem quase como aceleradores de
partículas, empurrando essas partículas tão rapidamente que se
aproximam da velocidade da luz. No entanto, os cientistas ainda não
entenderam exatamente como as ondas de choque aceleram
essas partículas.
"Esses
sistemas são fascinantes, mas, por estarem tão distantes, é
difícil estudá-los", disse Frederico Fiuza, cientista sênior
do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de
Energia dos Estados Unidos, e que liderou o novo estudo.
Então,
para estudar melhor essas ondas de choque cósmicas, os cientistas as
trouxeram para a Terra. Bem, não literalmente, mas os pesquisadores
criaram uma versão reduzida dos remanescentes de supernovas. "Não
estamos tentando criar remanescentes de supernovas no laboratório,
mas podemos aprender mais sobre a física dos choques astrofísicos
lá e validar os modelos", disse Fiuza no comunicado.
Fiuza
e seus colegas trabalharam para criar uma onda de choque rápida e
difusa que poderia imitar os choques que se seguem a partir de uma supernova.
Os cientistas trabalharam no National Ignition Facility, na Califórnia. Nesta instalação, os
pesquisadores dispararam lasers poderosos em placas de carbono para
criar dois fluxos de plasma, direcionados um ao outro. Quando os
fluxos de plasma colidiram, eles criaram uma onda de choque "em
condições semelhantes a um choque remanescente de supernova",
segundo o comunicado. Os cientistas observaram o experimento usando a
tecnologia óptica e de raios-X.
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| A imagem recém-lançada por Chandra do remanescente da supernova Tycho revela a dinâmica da explosão estelar que produziu esse objeto do céu profundo com detalhes vívidos. Imagem divulgada em 22 de julho de 2014. (Crédito da imagem: NASA / CXC / SAO) |
Ao
estudar um análogo em miniatura do fenômeno cósmico aqui na Terra,
os pesquisadores verificaram que o choque era capaz de acelerar
elétrons quase à velocidade da luz. No entanto, permanece o
mistério de como exatamente esses elétrons atingiram essas
velocidades, o que levou os cientistas a recorrer à modelagem por
computador.
"Não
podemos ver os detalhes de como as partículas obtêm a sua energia,
mesmo nos experimentos, muito menos em observações astrofísicas, e
é aí que as simulações realmente entram em cena", disse Anna
Grassi, coautora da nova pesquisa também na SLAC, disse na mesma
declaração.
Agora,
enquanto o mistério cósmico das partículas aceleradas da onda de
choque permanecem, os modelos de computador criados por Grassi
revelaram uma solução possível. De acordo com esses modelos,
Grassi desenvolveu, campos eletromagnéticos turbulentos dentro da
onda de choque que poderiam acelerar os elétrons às velocidades
observadas.
Fiuza,
Grassi e seus colegas continuarão investigando os raios X emitidos
pelos elétrons acelerados e aprimorando as suas simulações por
computador, de acordo com o comunicado. Outras pesquisas futuras
estudarão prótons com carga positiva, além dos elétrons estudados
neste trabalho, atingidos pela onda de choque.
Este
trabalho foi publicado em 8 de junho na revista Nature Physics.
Fonte:
Space
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