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TECNOLOGIA

Buracos negros podem se tornar aceleradores de partículas

Estudo sugere aproveitar a atração gravitacional gerada por esses corpos celestes como um potente acelerador

Foto: Reprodução / Fonte: Olhar Digital

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Buracos negros são motores poderosos de pura gravidade capazes de puxar objetos tão intensamente que eles não conseguem escapar e são acelerados para velocidades incríveis. Alguns físicos, como os que participaram de um estudo publicado no banco de dados da Cornell University (EUA), estão sugerindo aproveitar a atração gravitacional desses corpos celestes para criar aceleradores de partículas.

O truque seria configurar cuidadosamente o curso das partículas para que elas não se percam no buraco negro. Esse novo insight pode nos ajudar a identificar os buracos negros dos fluxos de partículas que se desprendem deles.

Digamos que uma partícula comece a cair em um buraco negro. À medida que se aproxima, começa a acelerar como se fosse uma bola rolando colina abaixo.

Claro que a velocidade seria bem maior, mas se a partícula cair estará perdida para sempre e sem esperança de escapar.

Mas essa é uma suposição sobre apenas uma partícula solitária. Quando duas ou mais estão envolvidas, as coisas podem ficar ainda mais interessantes.

Indo ao extremo

Se duas partículas se aproximam de um buraco negro, cada uma recebe um grande aumento de energia. Nossos atuais aceleradores de partículas aceleram partículas pesadas a mais de 99% da velocidade da luz, mas dá muito trabalho, como no caso do maior destruidor de átomos do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (um anel de canais supercondutores de quase 17 milhas, ou 27 quilômetros de comprimento). Os buracos negros criam esse tipo de aceleração insana simplesmente por existirem.

À medida que as duas partículas se aproximam do horizonte de eventos (ou Ponto de Não-retorno), suas velocidades aumentam. Se por acaso tiverem a combinação certa de velocidade e direção de chegada, podem ricochetear uma no outra, enviando uma delas para a ruína, enquanto a outra partícula contorna a borda do horizonte de eventos antes de voar para a segurança.

Esses eventos são raros, mas pesquisas anteriores descobriram que as partículas são capazes de colidir com energias arbitrariamente altas. Tudo depende de quão perto elas podem chegar do horizonte de eventos e da velocidade da luz no momento da colisão.

Este acelerador de partículas giratório funcionaria ainda melhor para buracos negros em rotação. Devido ao seu giro extremo, esses tipos de corpos celestes podem girar no espaço-tempo ao redor do horizonte de eventos, permitindo que mais partículas alcancem a vizinhança do ponto de não-retorno antes de voar para o infinito.

Porém, há um problema nesta história. Devido à natureza complexa da matemática envolvida, este cenário do buraco negro como um canhão de partículas só foi explorado no caso do que é conhecido como buracos negros “extremos”. Teoricamente, esse objeto celeste tem a menor massa possível e pode girar a uma determinada velocidade. Na vida real, os cientistas pensam que quase todos são muito mais massivos do que estritamente precisam ser.

Isso tornaria os buracos negros “não extremos”, o que significa que, até agora, os físicos não tinham certeza se poderiam atuar como colisores de partículas ou não.

Fazendo tudo funcionar  

De acordo com a pesquisa mencionada anteriormente, buracos negros mais realistas (massivos, rotativos e eletricamente carregados) podem acelerar as partículas de forma útil.

No entanto, não é uma arma de partículas genérica e, para obter a alta velocidade necessária, as partículas de entrada devem estar já aceleradas, o que pode negar a teoria.

Mas os pesquisadores descobriram que várias colisões de baixa velocidade podem ocorrer perto do horizonte de eventos, levando à produção de alta energia desejada.

Infelizmente, uma vez que as colisões precisam ocorrer perto do ponto de não-retorno para alcançar tais energias insanas, quando as partículas escapam do buraco negro têm que lutar contra toda aquela gravidade quase avassaladora, desacelerando antes que alcancem a verdadeira liberdade no espaço interestelar.

Por outro lado, os pesquisadores encontraram uma solução para esse problema, mostrando que as colisões de alta energia podem ocorrer em torno de buracos negros em rotação sem chegar muito perto dos horizontes de eventos – o que significa que as partículas podem ser aceleradas.

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