As luzes mais brilhantes e energéticas do Universo freqüentemente procedem dos buracos mais negros do espaço profundo.
Os buracos negros, chamados assim por que nem sequer a luz pode escapar de sua força gravitacional, só podem ser detectados através da sua influência sobre a matéria em sua volta. Embora os próprios buracos negros sejam invisíveis, as regiões que os rodeiam são governadas por campos magnéticos de potência extrema e forças gravitacionais que aceleram e aquecem a matéria circunvizinha em acresção e criam as radiações mais luminosas jamais vistas.
As anomalias super brilhantes, os raios cósmicos, jatos de plasma e explosões de raios gama se espalham pelo Universo e os pesquisadores apenas estão começando a desentranhar os mistérios de como estes fenômenos surgem.
Infinitamente densos
Os buracos negros são massas extremamente densas compactadas em pontos individuais do espaço. Em seu núcleo, toda a matéria está compactada em uma densidade que tende ao infinito dentro de um volume espacial que tende a zero, conhecido como singularidade gravitacional. Ali, a força da gravidade se mostra infinitamente potente, curvando (deformando) o espaço-tempo até o infinito.
Ainda assim, para todas as coisas estranhas que acontecem no interior dos buracos negros, se você está suficientemente afastado deles, eles atuam como qualquer outra quantidade agrupada de matéria comum. Isto significa que se o Sol fosse substituído ‘por mágica’ por um buraco negro com a mesma massa, todos os planetas e objetos do Sistema Solar continuariam orbitando ao seu redor do mesmo modo de sempre, segundo os cientistas, mas, por outro lado, a Terra deixaria de ser habitável devido à falta da luz solar.
Crê-se que os buracos negros se formam durante a morte explosiva de estrelas muito massivas. Quando uma estrela esgota todo o seu combustível do núcleo, ela tende a implodir sob o empuxo da sua própria força de gravidade em uma bola cada vez mais densa, finalmente reduzindo-se a um buraco negro estelar. Entretanto, as camadas exteriores da estrela são expelidas em uma potente explosão conhecida como supernova.
Raios cósmicos, explosões de raios gama e jatos relativísticos
Os cientistas julgam que parte da energia liberada pela a explosão da supernova e a formação de um buraco negro seja convertida na aceleração das partículas a altas velocidades, criando as maravilhas conhecidas chamadas de raios cósmicos, partículas subatômicas ou núcleos atômicos ionizados que voam pelo Universo a uma velocidade pouco menor que a velocidade da luz (da ordem de 99,9% de ‘c’). Detectamos algumas destas partículas aqui na Terra, bastando um punhado delas para golpear e danificar os serviços dos sistemas eletrônicos de nossos satélites.
Outra conseqüência importante dos buracos negros e supernovas são as curtas explosões de raios gama de alta energia conhecidas como explosões de raios gama (GRB – gamma-ray bursts). Os GRBs originam-se em distantes galáxias e são os objetos mais brilhantes jamais vistos no Universo. As explosões surgem quando uma estrela muito massiva de rotação rápida colapsa em um buraco negro durante uma explosão de supernova e libera um curto e intenso feixe de radiação gama.
Além disso, os buracos negros também parecem ser os culpados dos jatos relativísticos (ou jorros) de gás ionizado (plasma) que vemos nos corações das galáxias ativas distantes. Estas galáxias ativas, chamadas de blazares, provavelmente têm buracos negros supermassivos em seus centros, os quais estão curvando o espaço-tempo de forma extrema. A medida que o gás e a poeira cósmica são arrastados pela atração gravitacional do buraco negro, parte dos mesmos são lançados para fora de forma acelerada por retorcidos e ultra poderosos campos magnéticos ao redor do buraco negro. Assim a matéria expelida é lançada sob a forma de jatos (ou jorros) luminosos de plasma existentes nos pólos do buraco negro. Estes jatos cósmicos podem ser vislumbrados por todo o Universo.
“Nós estudamos os possíveis mecanismos para a extração da energia de um buraco negro em rotação que proporcionam uma forma convincente de alimentação dos jatos nas fontes de raios gama de alta energia”, disse Govind Menon, professor de física na Universidade Troy do Alabama.
Novas descobertas virão em breve
Menon recentemente escreveu o livro “High Energy Radiation from Black Holes: Gama Rays, Cosmic Rays, and Neutrinos”, (2009, Princeton University Press) junto com o astrofísico Charles Dermer da Divisão de Ciências Espaciais do Laboratório de Investigação Naval. Os dois cientistas falaram sobre este tema no Simpósio Fermi em 4 de novembro de 2009, Washington, D.C., EUA.
Os pesquisadores disseram que é provável que se descubram mais segredos sobre os buracos negros graças a novos avançados equipamentos como o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, os novos experimentos como o ‘Experimento de Neutrinos IceCube no Pólo Sul’, os detectores de raios gama terrestres que trabalham com TeV, ‘Tera-Eletron-Volts’ (1.000 GeV), bem como o Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger em Argentina.
Esta é uma década de incríveis descobrimentos cientistas na astronomia de alta energia e física de astro-partículas (Charles D. Dermer)
Fontes e referências
Space.com: Black Holes: Powerhouses of the Universe por Clara Moskowitz
High Energy Radiation from Black Holes: Gamma Rays, Cosmic Rays, and Neutrinos por Charles D. Dermer & Govind Menon
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