Cientistas buscam entender as intensas explosões de raios gama

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O pulso de raios gama produzido pelas estrelas no momento da morte é a mais intensa manifestação energética que acontece no Universo. O processo é bem conhecido e ocorre quando uma estrela dez vezes mais densa que nosso Sol desmorona sobre si mesma e ejeta sua camada externa no espaço. Isso transforma a gigantesca estrela em um objeto extremamente denso e pequeno, do tamanho de uma cidade e que gira em velocidade muito elevada sobre seu próprio eixo.

Todo esse processo leva cerca de 1 dia - tipicamente 20 minutos - e é acompanhado de um intenso flash observável de qualquer parte do Universo e que pode ser registrado em diversos comprimentos de onda, principalmente no espectro dos raios gama. Essa violenta explosão é conhecida como Supernova.

De acordo com o conhecimento atual, se a densidade do pequeno e massivo objeto remanescente for igual ou superior a 3 massas solares, então esse objeto dará origem a um buraco negro.

Buracos Negros Rotativos
Apesar de ser típico de estrelas em colapso, algumas vezes esse descomunal flash também tem origem nos buracos negros rotativos, que ao girarem rapidamente sugam a matéria à sua volta e lançam ao espaço um fino feixe de energia muito alta, que se propaga em grande velocidade.

"O buraco negro está girando rapidamente e à medida que suga matéria estelar ejeta um jato de material através de um envelope similar a uma supernova", explica o astrônomo da Universidade Pennsylvania Péter Mészáros, durante reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência.

Esses jatos de radiação movem-se basicamente na velocidade da luz, que se acredita seja o limite da máxima velocidade possível no Universo. No entanto, para refinar suas teorias os pesquisadores precisam saber exatamente a velocidade desses jatos e para isso estão utilizando os dados do Telescópio Espacial Fermi, lançado em 2008 com o propósito de mapear todas as fontes de raios gama do Universo.

"Fermi está fazendo um excelente trabalho em medir o quão perto da velocidade da luz o jato se propaga, mas ainda não sabemos exatamente se são 99,9995 % da velocidade da luz ou 99,99995% dessa velocidade", disse Mészáros.

Mistérios
Embora os astrônomos tenham uma ideia geral sobre o que provoca uma explosão de raios gama, muitos aspectos do processo ainda estão envoltos em mistério. Um aspecto particularmente difícil de entender vem do fato de que essas explosões, e os buracos negros em seu interior, envolvem massas extremamente grandes confinadas em espaços muito pequenos.

Para entender esses domínios, os cientistas usam duas teorias propostas ainda na primeira metade do século 20: a teoria da relatividade geral de Albert Einstein que abrange coisas gigantescas, de grande massa e alta energia e a teoria da mecânica quântica que reina sobre as dimensões absurdamente minúsculas. O problema é que as duas teorias são incompatíveis entre si e os cientistas não sabem como conciliá-las.

"Até o momento temos sido capazes de descartar as versões mais simples de teorias que combinam a mecânica quântica com a gravidade, embora outras ainda precisam ser testadas", disse Mészáros.

O que se espera é que, com mais dados observacionais do Telescópio Espacial Fermi e de outros instrumentos, os cientistas sejam capazes de refinar as teorias que descrevem as explosões de raios gama e também outras ocorrências que envolvem energias extremas no universo.

Artes: no topo, mapa criado com dados do telescópio espacial Fermi registrados durante 2 anos mostra diversas fontes de raios gama. São pulsares e remanescentes de supernovas, bem como galáxias distantes alimentadas por massivos buracos negros. Na sequência, esquema de pulso de raios gama emitido quando um buraco negro suga uma estrela e ejeta um feixe poderoso de radiação. Crédito: NASA/DOE/Fermi LAT, Apolo11.com.