Crédito de imagem: Hubble
Cientistas da Universidade da Califórnia que trabalham no Laboratório Nacional Los Alamos propuseram uma nova teoria para explicar o movimento de vastos campos de energia em galáxias de rádio gigantes (GRGs). A teoria poderia ser a base para uma compreensão totalmente nova das maneiras pelas quais os raios cósmicos - e suas ondas de rádio exclusivas - se propagam e viajam pelo espaço intergaláctico.
Em um artigo publicado este mês no The Astrophysical Journal Letters, os cientistas explicam como a reconexão do campo magnético pode ser responsável pela aceleração dos elétrons relativísticos dentro de grandes volumes intergalácticos. Ou seja, o movimento de partículas carregadas no espaço que são originalmente energizadas por buracos negros maciços.
"Se nossa compreensão desse processo estiver correta", diz Philipp Kronberg, astrofísico de Los Alamos, "poderia ser uma mudança de paradigma no pensamento atual sobre a natureza dos GRGs e dos raios cósmicos".
Os pesquisadores ainda não entendem completamente por que a reconexão do campo magnético ocorre, mas isso é conhecido: uma compreensão mais profunda do mecanismo pode ter aplicações importantes aqui na Terra, como a criação de um sistema de confinamento magnético para reatores de energia de fusão.
Se a teoria dos cientistas de Los Alamos estiver correta, a descoberta também terá consequências astrofísicas abrangentes. Isso implica que a reconexão do campo magnético ou algum outro processo de conversão de energia campo a partícula altamente eficiente possa ser a principal fonte de todas as fontes de rádio extragaláticas, e possivelmente também as misteriosas “partículas de raios cósmicos de energia ultra alta”.
As galáxias de rádio gigantes são vastos objetos celestes que emitem um continuum de comprimentos de onda de rádio detectáveis por radiotelescópios como os da Very Large Array em Socorro, NM. os pesquisadores foram capazes de estudar os campos de energia dos raios cósmicos que são expulsos dos centros de GRGs - que quase certamente contêm buracos negros supermassivos - até alguns milhões de anos-luz no espaço intergalático (1 ano-luz = 5.900.000.000.000 de milhas).
O que os pesquisadores de Los Alamos concluíram foi que o alto conteúdo de energia dessas galáxias de rádio gigantes, suas grandes estruturas ordenadas de campos magnéticos, a ausência de fortes choques em larga escala e densidades muito baixas de gases internos apontam para uma conversão direta e eficiente do campo magnético particionar energia em um processo que os astrofísicos chamam de reconexão do campo magnético. A reconexão com o campo magnético é um processo em que as linhas de um campo magnético se conectam e desaparecem, convertendo a energia do campo em energia de partículas. A reconexão é considerada um processo chave na coroa do sol para a produção de explosões solares e em dispositivos de experimentos de fusão chamados tokamaks. Também ocorre na interação entre o vento solar e o campo magnético da Terra e é considerada a principal causa de tempestades magnetosféricas.
A pesquisa determinou que a medição do conteúdo total de energia de pelo menos uma dessas gigantescas galáxias radioelétricas - que acredita-se ter no centro um buraco negro com massa igual a 100 milhões de vezes a do sol - era de 10 61 ergs. Ergs é uma medida de energia em que um erg é a quantidade de energia necessária para elevar um grama de peso a uma distância de um centímetro. Esse nível de energia de 10 61 ergs é várias vezes maior do que a energia termonuclear que poderia ser liberada por todas as estrelas de uma galáxia, oferecendo provas substanciais aos pesquisadores de que a fonte da energia medida não poderia ser a fusão solar típica ou mesmo supernovas.
Além do alto conteúdo de energia, a estrutura grande e ordenada do campo magnético e a ausência de fortes choques em larga escala - como os que podem estar presentes em uma explosão de supernova - levaram os cientistas a acreditar que o processo de reconexão do campo magnético esta no trabalho.
Além de Kronberg, a teoria é o resultado do trabalho dos cientistas de Los Alamos, Stirling Colgate, Hui Li e Quentin Dufton. A pesquisa foi financiada pelo financiamento de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido pelo Laboratório Los Alamos (LDRD). O LDRD financia pesquisa e desenvolvimento básico e aplicado com foco em conceitos criativos selecionados a critério do Diretor do Laboratório.
O Los Alamos National Laboratory é operado pela Universidade da Califórnia para a Administração Nacional de Segurança Nuclear (NNSA) do Departamento de Energia dos EUA e trabalha em parceria com os laboratórios nacionais Sandia e Lawrence Livermore da NNSA para apoiar a NNSA em sua missão.
Los Alamos aprimora a segurança global, garantindo segurança e confiança no estoque nuclear dos EUA, desenvolvendo tecnologias para reduzir as ameaças de armas de destruição em massa e melhorando o legado ambiental e de materiais nucleares da Guerra Fria. As capacidades de Los Alamos ajudam o país a lidar com problemas de energia, meio ambiente, infraestrutura e segurança biológica.
Fonte original: Comunicado de imprensa do Laboratório Nacional Los Alamos
