Como ter uma explosão como um buraco negro

Além de ser submetido a forças gravitacionais extremas, matéria que está sendo devorado por um buraco negro pode também ser atacado por calor intenso e campos magnéticos. Plasmas, um quarto estado de matéria mais quente do que os sólidos, líquidos ou gases, são feitos de protões e os electrões que têm muita energia para formar átomos neutros. Em vez disso, eles saltam freneticamente em resposta a campos magnéticos. Dentro de um plasma, a religação magnética é um processo no qual torcidos linhas do campo magnético de repente "encaixe" e se anulam mutuamente, resultando na rápida conversão de energia magnética em cinética de partícula de energia. Em estrelas, incluindo o nosso sol, reconexão é responsável por grande parte da atividade coronal, tais como erupções solares. Devido à aceleração forte, as partículas carregadas em disco de acreção do buraco negro emitem a sua própria luz, normalmente na região de raio-X do espectro.

Para entender melhor o processo que dá origem aos raios-X observados provenientes de buracos negros, cientistas da Universidade de Osaka utilizados pulsos de laser intensos para criar condições similarmente extremas no laboratório. "Fomos capazes de estudar a aceleração de alta energia de elétrons e prótons como o resultado de reconexão magnética relativista", diz o autor sênior Shinsuke Fujioka. "Por exemplo, a origem da emissão do famoso buraco negro Cygnus X-1, pode ser melhor compreendido."

Este nível de intensidade de luz não é facilmente obtida, no entanto. Por um breve instante, o laser necessárias duas petawatts de potência, o equivalente a mil vezes o consumo de energia elétrica de todo o globo. Com o laser LFEX, a equipe foi capaz de atingir pico campos magnéticos com uma incompreensível 2.000 telsas. Para efeito de comparação, os campos magnéticos gerados por um aparelho de ressonância magnética para produzir imagens de diagnóstico são tipicamente cerca de 3 tesla, e campo magnético da Terra é um reles 0,00005 tesla. As partículas de plasma ficam acelerado para um grau tão extremo que efeitos relativistas necessários para ser considerado.

"Anteriormente, reconexão magnética relativista só podia ser estudado através de simulação numérica em um supercomputador. Agora, é uma realidade experimental em um laboratório com lasers poderosos", diz primeiro autor Rei Fai Lei Farley. Os pesquisadores acreditam que este projecto vai ajudar a elucidar os processos astrofísicos que podem acontecer em lugares no Universo que contêm campos magnéticos extremos.