Jactos de buracos negros simulados em super computadores

2002-01-27

Simulação que ilustra a forma como o espaço, ao ser arrastado pelo buraco negro em rotação rápida, distorce o campo magnético no plasma em queda para o buraco negro (ver texto). Crédito: National Institute for Fusion Science (Japão).
Uma equipa de investigação liderada por David Meier, astrofísico do Jet Propulsion Laboratory (JPL, NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
), em colaboração com cientistas japoneses das Universidades de Toyama e Kyoto e astrónomos do Observatório Astronómico Nacional do Japão, procura compreender de que modo o movimento de rotação de um buraco negro
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
pode dar origem à libertação de grandes quantidades de energia, nomeadamente na forma de jactos.

Os buracos negros podem ter um movimento de rotação muito rápido, arrastando consigo o espaço em seu redor. Neste processo, grandes quantidades de radiação X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
e de radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
na banda do rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
são emitidas, tendo aliás já sido observadas. Contudo, esta radiação é emitida pelo material em redor do buraco negro e em queda para o seu centro, e não pelo buraco negro propriamente dito.

Dado nao ser possível recriar em laboratório as condições físicas em torno de um buraco negro, é necessário recorrer a simulações de computador. Estas simulações utilizam técnicas semelhantes àquelas utilizadas em previsões meteorológicas, nas quais é criada uma animação da circulação da atmosfera
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
baseada nos dados obtidos por satélite, no conhecimento que possuímos da atmosfera terrestre
atmosfera terrestre
A atmosfera terrestre é composta por um conjunto de camadas gasosas que envolvem a Terra. Estas camadas são designadas por Troposfera (da superfície da Terra até cerca de 10 km de altitude), Estratosfera (10 - 50 km), Mesosfera (50 - 100 km), Termosfera (100 - 400 km) e Exosfera (acima dos 400 km).
, e nos efeitos gravitacionais. De igual modo, a equipa liderada por David Meier combinou os dados acerca da matéria que compõe o plasma
plasma
O plasma é um gás completamente ionizado, em que a temperatura é demasiado elevada para que os átomos existam como tal, sendo composto por electrões e núcleos atómicos livres. É chamado o quarto estado da matéria, para além do sólido, líquido e gasoso.
em torno do buraco negro com os modelos teóricos dos campos magnéticos
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
e gravíticos destes objectos.

Nesta simulação, um buraco negro em rotação aglutina plasma magnetizado na sua vizinhança. Neste processo, o campo magnético retém energia do movimento de rotação do buraco negro e, consequentemente, jactos de matéria contendo uma energia equivalente à de 11 mil milhões de sóis são emitidos na direcção dos pólos norte e sul do buraco negro.

Este fenómeno dos jactos, que fora previsto teoricamente por Roger Blandford e Roman Znajek na década de 1970, é confirmado por esta simulação.

A figura ao lado mostra uma simulação de como o espaço, ao ser arrastado pelo buraco negro em rotação rápida, distorce o campo magnético no plasma em queda para o buraco negro. A esfera negra central é o buraco negro, a amarelo vê-se o espaço a ser distorcido. As linhas a vermelho representam as linhas distorcidas do campo magnético e delimitam os jactos segundo o eixo de rotação do sistema. A verde estão indicadas as linhas de campo exteriores àquela região.

Outras imagens desta simulação: http://www.jpl.nasa.gov/images/blackholes

Fonte da notícia: http://www.jpl.nasa.gov/releases/2002/release_2002_21.html