p Durante a formação de um buraco negro, uma explosão brilhante de luz muito energética na forma de raios gama é produzida, esses eventos são chamados de explosões de raios gama. A física por trás desse fenômeno inclui muitos dos campos menos compreendidos da física hoje:gravidade geral, temperaturas extremas e aceleração de partículas muito além da energia dos mais poderosos aceleradores de partículas da Terra. p A fim de analisar essas explosões de raios gama, pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), em colaboração com o Instituto Paul Scherrer (PSI) de Villigen, Suíça, o Instituto de Física de Altas Energias em Pequim e o Centro Nacional de Pesquisa Nuclear de Swierk na Polônia, construiu o instrumento POLAR para analisar rajadas de raios gama, que foi enviado em 2016 para o laboratório espacial chinês Tiangong-2. Ao contrário das teorias prevalecentes, os primeiros resultados do POLAR revelam que os fótons de alta energia provenientes de explosões de raios gama não são completamente caóticos, nem completamente organizado, mas uma mistura dos dois:em curtos intervalos de tempo, os fótons oscilam na mesma direção, mas a direção da oscilação muda com o tempo. Esses resultados inesperados são relatados em uma edição recente da revista Astronomia da Natureza .

p Quando duas estrelas de nêutrons colidem ou uma estrela supermassiva colapsa em si mesma, um buraco negro é criado. Este nascimento é acompanhado por uma explosão de raios gama (GRB) - um comprimento de onda de luz muito energética, como a emitida por fontes radioativas.

p O ambiente de nascimento do buraco negro é organizado ou caótico?

p Como e onde os raios gama são produzidos ainda é um mistério, e existem duas escolas de pensamento em sua origem. O primeiro prevê que os fótons de GRBs são polarizados, significando que a maioria deles oscila na mesma direção. Se fosse esse o caso, a fonte dos fótons provavelmente seria um campo magnético forte e bem organizado formado durante as violentas consequências da produção do buraco negro. Uma segunda teoria sugere que os fótons não são polarizados, implicando um ambiente de emissão mais caótico. Mas como verificar isso?

p "Nossas equipes internacionais construíram o primeiro detector poderoso e dedicado, chamado POLAR, capaz de medir a polarização dos raios gama de GRBs. Este instrumento nos permite aprender mais sobre sua fonte, "disse Xin Wu, Professor do Departamento de Física Nuclear e de Partículas da Faculdade de Ciências da UNIGE. Seu funcionamento é simples. É um quadrado de 50 x 50 cm ² consistindo em 1600 barras cintiladoras nas quais os raios gama colidem com os átomos que compõem essas barras. Quando um fóton colide em uma barra, podemos medi-lo. Após, pode produzir um segundo fóton que pode causar uma segunda colisão visível. "Se os fótons forem polarizados, observamos uma dependência direcional entre as posições de impacto dos fótons, continua Nicolas Produit, pesquisadora do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE. Pelo contrário, se não houver polarização, o segundo fóton resultante da primeira colisão partirá em uma direção totalmente aleatória. "

p Ordem no caos

p Em seis meses, POLAR detectou 55 rajadas de raios gama, e o cientista analisou a polarização dos raios gama dos cinco mais brilhantes. Os resultados são surpreendentes, para dizer o mínimo. "Quando analisamos a polarização de uma explosão de raios gama como um todo, vemos no máximo uma polarização muito fraca, que parece favorecer claramente várias teorias, "diz Merlin Kole, pesquisador do Departamento de Física Nuclear e de Partículas da Faculdade de Ciências da UNIGE e um dos principais autores do artigo.

p Diante desse primeiro resultado, os cientistas examinaram com mais detalhes uma poderosa explosão de raios gama de nove segundos e a cortaram em intervalos de dois segundos. "Lá, descobrimos com surpresa que, pelo contrário, os fótons são polarizados em cada fatia, mas a direção da oscilação é diferente em cada fatia, "Xin Wu diz. É essa mudança de direção que faz com que o GRB completo pareça muito caótico e não polarizado." Os resultados mostram que, conforme a explosão ocorre, algo acontece que faz com que os fótons sejam emitidos com uma direção de polarização diferente. O que isso poderia ser, nós realmente não sabemos, "diz Kole.

p Esses primeiros resultados confrontam os teóricos com novas informações, exigindo que eles produzam previsões mais detalhadas. "Agora queremos construir o POLAR-2, que será maior e mais preciso. Com isso, podemos cavar mais fundo nesses processos caóticos para descobrir a fonte dos raios gama e desvendar os mistérios desses processos físicos altamente energéticos, "explica Nicolas Produit.