Um estudo internacional liderado pelo astrofísico José L. Gómez, do Instituto de Astrofísica de Andalucía, na Espanha, e publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics, revelou novos detalhes sobre o jato de energia lançado por um buraco negro supermassivo misterioso presente em uma galáxia distante chamada OJ 287.
Localizado a cerca de 1,6 bilhão de anos-luz da Terra, esse sistema é considerado um forte candidato a abrigar dois buracos negros em órbita mútua – e o Brasil tem participação nessa investigação.
Em resumo:
- Estudo internacional com participação da USP analisa jato de energia de buraco negro supermassivo;
- Observações feitas com o EHT revelam campo magnético do objeto;
- Sistema pode abrigar na verdade dois buracos negros;
- Ondas de choque interagem com instabilidade de Kelvin-Helmholtz;
- Polarização da luz revelou campo magnético helicoidal no jato.
A pesquisa identificou diretamente a estrutura do campo magnético que molda esse jato, um fluxo de partículas extremamente energéticas lançado a partir da região próxima ao buraco negro. Para isso, os cientistas analisaram observações feitas pela rede global de radiotelescópios do Event Horizon Telescope (EHT), capaz de registrar detalhes extremamente pequenos no Universo.
Telescópio do tamanho da Terra observa buraco negro distante
O EHT funciona como um telescópio virtual do tamanho da Terra, combinando dados coletados por antenas distribuídas em pontos estratégicos do planeta. Essa técnica permite atingir uma resolução impressionante. Em teoria, seria possível detectar um objeto do tamanho de uma bolinha de pingue-pongue na superfície da Lua.
Com essa precisão, os pesquisadores observaram duas ondas de choque brilhantes se deslocando ao longo do jato emitido pelo buraco negro. Essas ondas correspondem a regiões onde o plasma – um gás extremamente quente e ionizado – sofre compressão intensa, tornando-se mais luminoso.
As observações mostram que essas ondas não se movem apenas em linha reta. Elas percorrem trajetórias torcidas dentro do jato, influenciadas por um campo magnético em forma de hélice, semelhante a uma espiral. Essa estrutura magnética desempenha papel fundamental na formação e na estabilidade do jato.
Durante o movimento, as ondas de choque interagem com um tipo específico de instabilidade do plasma conhecido como Kelvin-Helmholtz. Esse fenômeno ocorre quando há diferenças de velocidade entre dois fluxos de material, gerando ondulações e redemoinhos comparáveis às ondas que se formam na superfície do mar.
Essa interação cria um padrão helicoidal ao longo do jato. À medida que as ondas de choque atravessam essa estrutura, elas iluminam diferentes regiões do campo magnético, permitindo aos cientistas observar sua geometria com grande precisão.
Mudança na polarização da luz chama atenção
Um dos sinais mais importantes detectados foi a mudança na polarização da luz emitida pelo jato. A polarização indica a direção de oscilação das ondas de luz e fornece pistas valiosas sobre a orientação e a estrutura do campo magnético presente na região.
As observações analisadas foram realizadas entre os dias 5 e 10 de abril de 2017. Nesse intervalo, os cientistas identificaram comportamentos distintos nas duas ondas de choque observadas no jato.
A onda mais rápida apresentou rotação da polarização no sentido anti-horário, a uma taxa de cerca de 3,7 graus por dia. Já a onda mais lenta mostrou rotação no sentido oposto, aproximadamente 2,5 graus por dia.
Segundo os pesquisadores, essas rotações em direções contrárias indicam que as ondas de choque atravessam diferentes fases do campo magnético helicoidal. Esse efeito ajuda a explicar a estrutura complexa observada no jato.
O sistema OJ 287 é conhecido por apresentar erupções energéticas periódicas, o que o torna um laboratório natural para estudar a física dos buracos negros supermassivos. O EHT observa o jato em regiões extremamente próximas do buraco negro principal, onde os campos magnéticos têm papel crucial na formação e na colimação, ou seja, no direcionamento, desses fluxos de energia.
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Como o Brasil colabora com a pesquisa
A pesquisa também contou com a participação de cientistas ligados ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (USP), que passou a integrar formalmente a colaboração do EHT em 2022.
Entre os pesquisadores envolvidos está o astrônomo Ciriaco Goddi, que liderou o grupo responsável pela calibração de dados obtidos pelo radiotelescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), localizado no deserto do Atacama, no Chile.
Esses dados são fundamentais para identificar sinais extremamente fracos de polarização ao longo do jato. Além disso, Brasil e Argentina colaboram na construção de um novo radiotelescópio, o Large Latin American Millimeter Array (LLAMA), que deverá integrar futuramente a rede do EHT e ampliar a capacidade de observar campos magnéticos ao redor de buracos negros em escalas ainda maiores.
“Localizado a apenas 180 km do Alma, o LLAMA fornecerá linhas de base intermediárias sensíveis com o Alma,” explica Goddi em um comunicado. “Essas linhas serão cruciais para detectar a fraca emissão polarizada em escalas muito maiores, permitindo mapear a complexa configuração do campo magnético por dezenas de anos-luz ao longo do jato de OJ 287”.
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