Explosões de raios gama, intensas explosões de luz, são os eventos mais brilhantes já observados no universo - não durando mais do que segundos ou minutos. Alguns são tão luminosos que podem ser observados a olho nu, como a explosão "GRB 080319B" descoberta pela missão Swift GRB Explorer da NASA em 19 de março, 2008

Mas apesar de serem tão intensos, os cientistas não sabem realmente o que causa as explosões de raios gama. Há até pessoas que acreditam que alguns deles podem ser mensagens enviadas de civilizações alienígenas avançadas. Agora, pela primeira vez, conseguimos recriar uma mini versão de uma explosão de raios gama no laboratório - abrindo uma maneira totalmente nova de investigar suas propriedades. Nossa pesquisa é publicada em Cartas de revisão física .

Uma ideia para a origem das explosões de raios gama é que eles são de alguma forma emitidos durante a emissão de jatos de partículas liberadas por objetos astrofísicos massivos, como buracos negros. Isso torna as explosões de raios gama extremamente interessantes para os astrofísicos - seu estudo detalhado pode revelar algumas propriedades-chave dos buracos negros de onde se originam.

Os feixes liberados pelos buracos negros seriam compostos principalmente de elétrons e seus companheiros de "antimatéria", os pósitrons - todas as partículas têm contrapartes de antimatéria que são exatamente idênticas a si mesmas, apenas com carga oposta. Essas vigas devem ser fortes, campos magnéticos autogerados. A rotação dessas partículas em torno dos campos emite explosões poderosas de radiação gama. Ou, pelo menos, isso é o que nossas teorias predizem. Mas não sabemos realmente como os campos seriam gerados.

Infelizmente, existem alguns problemas no estudo dessas explosões. Eles não apenas duram por curtos períodos de tempo, mas, o mais problemático, eles são originados em galáxias distantes, às vezes até bilhões de anos-luz da Terra (imagine um seguido por 25 zeros - isso é basicamente o que um bilhão de anos-luz é em metros).

Isso significa que você precisa olhar para algo incrivelmente distante que acontece ao acaso, e dura apenas alguns segundos. É como entender do que uma vela é feita, por ter apenas vislumbres de velas sendo acesas de vez em quando a milhares de quilômetros de você.

O laser mais poderoso do mundo

Foi proposto recentemente que a melhor maneira de descobrir como as explosões de raios gama são produzidas seria imitando-as em reproduções em pequena escala no laboratório - reproduzindo uma pequena fonte desses feixes de elétron-pósitron e observando como eles evoluem quando deixados por conta deles. Nosso grupo e nossos colaboradores dos Estados Unidos, França, REINO UNIDO, e Suécia, recentemente conseguiu criar a primeira réplica em pequena escala deste fenômeno usando um dos lasers mais intensos da Terra, o laser Gemini, hospedado pelo Laboratório Rutherford Appleton no Reino Unido.

Quão intenso é o laser mais intenso da Terra? Pegue toda a energia solar que atinge toda a Terra e comprima-a em alguns mícrons (basicamente a espessura de um cabelo humano) e você terá a intensidade de um típico disparo de laser em Gêmeos. Atirar este laser em um alvo complexo, pudemos lançar cópias ultrarrápidas e densas desses jatos astrofísicos e fazer filmes ultrarrápidos de como eles se comportam. A redução dessas experiências é dramática:pegue um jato real que se estende até mesmo por milhares de anos-luz e comprima-o até alguns milímetros.

Em nosso experimento, fomos capazes de observar, pela primeira vez, alguns dos principais fenômenos que desempenham um papel importante na geração de explosões de raios gama, como a autogeração de campos magnéticos que durou muito tempo. Estes foram capazes de confirmar algumas previsões teóricas importantes sobre a força e distribuição desses campos. Resumidamente, nosso experimento confirma de forma independente que os modelos usados ​​atualmente para entender as explosões de raios gama estão no caminho certo.

O experimento não é importante apenas para estudar as explosões de raios gama. A matéria feita apenas de elétrons e pósitrons é um estado da matéria extremamente peculiar. A matéria normal na Terra é predominantemente composta de átomos:um núcleo positivo pesado cercado por nuvens de elétrons leves e negativos.

Devido à incrível diferença de peso entre esses dois componentes (o núcleo mais leve pesa 1.836 vezes o elétron), quase todos os fenômenos que vivenciamos em nossa vida cotidiana vêm da dinâmica dos elétrons, que são muito mais rápidos em responder a qualquer entrada externa (luz, outras partículas, Campos magnéticos, você nomeá-lo) do que núcleos. Mas em um feixe de elétron-pósitron, ambas as partículas têm exatamente a mesma massa, o que significa que esta disparidade nos tempos de reação é completamente obliterada. Isso traz uma série de consequências fascinantes. Por exemplo, o som não existiria em um mundo elétron-pósitron.

Até agora tudo bem, mas por que devemos nos preocupar tanto com eventos que são tão distantes? De fato, existem várias razões. Primeiro, entender como as explosões de raios gama são formadas nos permitirá entender muito mais sobre os buracos negros e, assim, abrir uma grande janela sobre como o nosso universo nasceu e como ele irá evoluir.

Mas há uma razão mais sutil. SETI - Search for Extra-Terrestrial Intelligence - procura mensagens de civilizações alienígenas ao tentar capturar sinais eletromagnéticos do espaço que não podem ser explicados naturalmente (concentra-se principalmente em ondas de rádio, mas as explosões de raios gama também estão associadas a essa radiação).

Claro, se você colocar seu detector para procurar emissões do espaço, você recebe uma quantidade enorme de sinais diferentes. Se você realmente deseja isolar as transmissões inteligentes, primeiro você precisa ter certeza de que todas as emissões naturais são perfeitamente conhecidas para que possam ser excluídas. Nosso estudo ajuda a compreender as emissões de buracos negros e pulsares, de modo a, sempre que detectamos algo semelhante, sabemos que não vem de uma civilização alienígena.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.