Pesquisadores deram um grande passo em direção à compreensão de como os buracos negros influenciam o universo ao medir diretamente a potência de seus jatos. Usando uma rede de telescópios de rádio espalhados pelo globo, uma equipe liderada pela Curtin University capturou imagens detalhadas que revelam o quão energéticos esses jatos podem ser. As descobertas apoiam teorias muito bem estabelecidas sobre o papel dos buracos negros na formação da estrutura das galáxias.
O estudo, publicado na Nature Astronomy, focou em Cygnus X-1, um sistema bem conhecido que inclui o primeiro buraco negro confirmado e uma estrela supergigante maciça. Os cientistas determinaram que os jatos que saem desse buraco negro carregam uma energia equivalente a cerca de 10.000 Sóis.
Para fazer essa medição, a equipe contou com um array de telescópios amplamente espaçados trabalhando em conjunto. Essa configuração permitiu que eles observassem como os jatos eram empurrados e distorcidos por ventos poderosos provenientes da estrela próxima enquanto o buraco negro percorria sua órbita. O efeito é semelhante a como rajadas fortes na Terra podem dobrar um jato de água de uma fonte.
Usando Ventos Estelares para Revelar a Força dos Jatos
Ao calcular a força do vento da estrela e rastrear o quanto os jatos eram desviados, os pesquisadores conseguiram determinar a potência dos jatos em um momento específico. Esta é a primeira vez que cientistas medem diretamente a energia instantânea dos jatos de buracos negros, em vez de depender de médias de longo prazo.
A equipe também mediu a velocidade dos jatos, descobrindo que eles viajam a cerca de metade da velocidade da luz, ou aproximadamente 150.000 quilômetros por segundo. Determinar essa velocidade tem sido um desafio para os cientistas por muitos anos.
O projeto foi liderado pelo Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) e pelo nó Curtin do International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), com contribuições da Universidade de Oxford.
“Jatos Dançantes” Oferecem Novas Perspectivas
O autor principal Dr. Steve Prabu, que trabalhou no CIRA durante o estudo e agora está na Universidade de Oxford, explicou que a equipe usou uma sequência de imagens para rastrear o que ele descreveu como “jatos dançantes”. Esse termo se refere à maneira como os jatos mudam de direção repetidamente enquanto são empurrados pelos poderosos ventos da estrela supergigante enquanto ambos os objetos orbitam um ao outro.
Dr. Prabu disse que essas observações revelam quanto da energia gerada perto de um buraco negro é transferida para seu entorno, influenciando o ambiente ao redor.
“Uma descoberta importante desta pesquisa é que cerca de 10% da energia liberada enquanto a matéria cai em direção ao buraco negro é transportada pelos jatos,” disse Dr. Prabu.
“Isso é o que os cientistas geralmente assumem em modelos simulados de grande escala do universo, mas tem sido difícil confirmar pela observação até agora.”
Confirmando Teorias sobre a Física dos Buracos Negros
O coautor Professor James Miller-Jones, do CIRA e do nó Curtin do ICRAR, observou que as técnicas anteriores só conseguiam estimar a potência do jato ao longo de períodos extremamente longos, às vezes abrangendo milhares ou milhões de anos. Isso dificultou a comparação direta da energia do jato com as emissões de raios-X produzidas à medida que a matéria cai em um buraco negro.
“E porque nossas teorias sugerem que a física ao redor dos buracos negros é muito semelhante, podemos agora usar essa medição para ancorar nossa compreensão dos jatos, sejam eles de buracos negros com 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol,” disse o Professor Miller-Jones.
“Com projetos de telescópios de rádio, como o Square Kilometre Array Observatory, atualmente em construção na Austrália Ocidental e na África do Sul, esperamos detectar jatos de buracos negros em milhões de galáxias distantes, e o ponto de âncora fornecido por essa nova medição ajudará a calibrar sua potência total.”
“Os jatos de buracos negros fornecem uma fonte importante de feedback para o ambiente ao redor e são críticos para entender a evolução das galáxias.”
Outros colaboradores na pesquisa incluíram a Universidade de Barcelona, a Universidade de Wisconsin-Madison, a Universidade de Lethbridge e o Instituto de Ciência Espacial.
