Os investigadores deram um grande passo no sentido de compreender como os buracos negros afectam o Universo, medindo directamente a força dos seus jactos. Usando uma rede de radiotelescópios espalhados pelo mundo, uma equipe liderada pela Curtin University capturou imagens detalhadas que revelam o quão poderosos esses jatos podem ser. Os resultados apoiam teorias de longa data sobre o papel dos buracos negros na formação da estrutura das galáxias.
Pesquisa, publicada Astronomia da NaturezaO foco está em Cygnus X-1, um sistema bem conhecido que contém o primeiro buraco negro confirmado e uma estrela supergigante massiva. Os cientistas determinaram que os jatos deste buraco negro transportam uma produção de energia igual a cerca de 10.000 sóis.
Para fazer esta medição, a equipe contou com um conjunto amplamente espaçado de telescópios trabalhando juntos. Esta configuração permite-lhes ver como os jatos são empurrados e distorcidos por fortes ventos de estrelas próximas à medida que o buraco negro viaja através da sua órbita. O efeito é semelhante ao modo como fortes rajadas na Terra podem desviar o fluxo de água de uma fonte.
O jato usa o vento estelar para liberar energia
Ao calcular a força do vento estelar e rastrear o quanto os jatos foram desviados, os pesquisadores conseguiram determinar a força dos jatos em um determinado momento. Esta é a primeira vez que os cientistas medem diretamente a energia instantânea dos jatos de buracos negros, em vez de confiarem em 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 cerca de 150 mil quilômetros por segundo. Determinar essa velocidade tem sido um desafio para os cientistas há muitos anos.
O projeto foi liderado pelo Curtin Node do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) com contribuições do Instituto Curtin de Radioastronomia (CIRA) e da Universidade de Oxford.
“Dancing Jet” oferece novos insights
O autor principal, Steve Prabu, que trabalhava no CIRA na época do estudo e agora está na Universidade de Oxford, explicou que a equipe usou uma sequência de imagens que ele descreveu como “jatos dançantes”. O termo refere-se à maneira como os jatos mudam repetidamente de direção à medida que são empurrados pelos fortes ventos da estrela supergigante enquanto os dois objetos orbitam um ao outro.
Estas observações revelam quanto da energia produzida perto de um buraco negro é transferida para o seu entorno, afetando o ambiente ao seu redor, disse o Dr.
“Uma descoberta importante deste estudo é que cerca de 10% da energia é libertada quando a matéria cai em direção ao buraco negro”, disse o Dr.
“Os cientistas geralmente inferem isso em modelos simulados do universo em grande escala, mas até agora tem sido difícil confirmar por observação.”
Teoria de confirmação sobre a física dos buracos negros
O co-autor, Professor James Miller-Jones, do CIRA e Curtin Node do ICRAR, apontou que as técnicas anteriores só podiam estimar a força do jato durante períodos de tempo extremamente longos, às vezes milhares ou milhões de anos. A comparação direta da energia do jato com a emissão de raios X produzida quando o objeto cai em um buraco negro é difícil.
“E porque as nossas teorias sugerem que a física em torno dos buracos negros é muito semelhante, podemos agora usar esta medição para informar a nossa compreensão dos jatos, sejam eles provenientes de buracos negros com 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol”, disse o professor Miller-Jones.
“Com projetos de radiotelescópios, como o Observatório Square Kilometer Array, 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 ancoragem fornecido por estas novas medições ajudará a calibrar a sua produção geral de energia.
“Os jatos de buracos negros fornecem uma importante fonte de feedback para o ambiente circundante e são importantes para a compreensão da 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 Ciências Espaciais.
