Tendo como base que os raios gama são ondas eletromagnéticas de alta energia e sua radiação é nociva aos seres humanos através da exposição direta, é de interesse da ciência estudar também os surtos de raios gama, que, por sua vez, são intensas explosões no Universo no qual se encontra uma imensa liberação de energia na forma de raios gama. Esses surtos são um desafio ao entendimento dos astrofísicos já que, além de possuir altas escalas de energia envolvidas, a origem e as características de um evento dessa magnitude são elementos que continuam a fascinar e estimular os estudos, e podem ser uma pista para processos desconhecidos da ciência.

Além disso, os surtos de raios gama ejetam material relativisticamente, isto é, a velocidade de propagação desse material é próxima à velocidade da luz. A tese de doutorado de Gustavo Rocha, do IAG, intitulada Estudo da dinâmica de jatos em surtos de raios gama através de simulações MHD relativísticas tem como objetivo justamente entender a dinâmica dos choques relativísticos decorrentes desse fenômeno. “Quando nos referimos a dinâmica, utilizamos essa palavra em seu pleno significado físico, que consiste no estudo para a compreensão do fenômeno, levando em conta não apenas a cinemática, mas todo o conjunto de variáveis que modelam esses choques, como a energia envolvida, os campos magnéticos, as escalas de distância e a interação entre todas essas grandezas”, explica o pesquisador.

Para tanto, Rocha utilizou uma modelagem computacional para estudar essas simulações. “Nesse modelo o plasma ejetado nas explosões é descrito através das equações que descrevem o comportamento dos fluidos e dos campos elétricos e magnéticos”, demonstra. Assim, as equações são inseridas em um supercomputador e obtêm-se os resultados a partir de centenas de processadores.

No estudo, o papel do campo magnético foi considerado crucial. “Acredita-se, por exemplo, que o tipo de radiação característico seja a chamada radiação síncrotron. Para que possamos reproduzir as observações síncroton, são necessários dois elementos fundamentais: elétrons com velocidade próximas à da luz e campos magnéticos”. Rocha também advertiu que a maior parte dos trabalhos publicados sobre o tema até então não consideravam esse efeito do campo magnético devido às dificuldades computacionais envolvidas.

Foi utilizado, então, simulações em 2D e 3D com a finalidade de comparar e entender as limitações dos modelos. “O mundo físico é 3D, mas ao mesmo tempo algumas questões podem ser simplificadas devido a simetria. No caso, realizamos simulações 2D e 3D para termos certeza de que estamos capturando efeitos reais e não algo que surja artificialmente devido a essas simplificaçṍes”, ressalta Rocha.

Os resultados obtidos no estudo foram mais direcionados, portanto, no sentido de tentar entender quais são as condições necessárias para que os eventos de surtos de raio gama ocorram, e a partir das observações verificar se essas hipóteses são viáveis. Mas Rocha adverte também para o imenso e incerto futuro da área. “Pouco se sabe ainda sobre o assunto, como, por exemplo, que tipo de objeto originou as explosões. O futuro é entender a influência dos campos magnéticos na emissão gama, em como eles podem influenciar a aceleração de partículas, ou como descrever alguns comportamentos anômalos para alguns eventos em específico”.