Os investigadores deram um passo importante para compreender como os buracos negros afectam o Universo, medindo directamente a potência dos seus jactos. Uma equipe liderada pela Curtin University usou uma rede global de radiotelescópios para capturar imagens detalhadas, revelando o quão poderosos são esses jatos. As descobertas apoiam teorias de longa data sobre o papel que os buracos negros desempenham na formação da estrutura das galáxias.
O estudo foi publicado em astronomia naturalconcentra-se em Cygnus X-1, um sistema famoso que inclui o primeiro buraco negro confirmado e uma estrela supergigante massiva. Os cientistas determinaram que os jatos ejetados deste buraco negro transportam uma produção de energia equivalente a cerca de 10.000 sóis.
Para fazer esta medição, a equipe contou com uma série de telescópios amplamente distribuídos trabalhando juntos como uma unidade. Esta configuração permitiu-lhes observar como os jatos são empurrados e torcidos por fortes ventos de estrelas próximas à medida que o buraco negro se move ao longo da sua órbita. O efeito é semelhante ao modo como fortes rajadas de vento na Terra podem dobrar o fluxo de água em uma fonte.
Usando ventos estelares para revelar a força do jato
Calculando a força do vento estelar e rastreando o quanto o jato é desviado, os pesquisadores conseguiram determinar quão poderoso era o jato em um determinado momento. Isto marca a primeira vez que os cientistas mediram diretamente a energia instantânea do jato de um buraco negro, em vez de confiarem em médias de longo prazo.
A equipe também mediu a velocidade dos jatos e descobriu que eles viajavam a cerca de metade da velocidade da luz, ou cerca de 150 mil quilômetros por segundo. Determinar essa taxa tem sido um desafio para os cientistas há anos.
O projeto é liderado pelo Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) e pelo Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) Curtin Node, com contribuições da Universidade de Oxford.
‘Dancing Jets’ oferece novos insights
O autor principal, Steve Prabu, que trabalhou no CIRA durante o estudo e agora está na Universidade de Oxford, explicou que a equipe usou uma série de imagens para rastrear o que ele chama de “jatos dançantes”. O termo refere-se à forma como os jatos mudam repetidamente de direção, impulsionados pelos fortes ventos da supergigante, à medida que os dois objetos orbitam um ao outro.
Prabhu disse que as observações revelam quanta energia gerada perto do buraco negro é transferida e, portanto, afeta o ambiente circundante.
“Uma descoberta importante deste estudo é que cerca de 10% da energia libertada quando a matéria cai num buraco negro é levada pelo jacto”, disse o Dr.
“Isso é o que os cientistas normalmente assumem em modelos de simulação do universo em grande escala, mas até agora tem sido difícil confirmar através de observações.”
Confirmando teorias sobre a física dos buracos negros
O co-autor, Professor James Miller-Jones, do CIRA e do nó Curtin do ICRAR, aponta que as técnicas anteriores só podiam estimar a potência do jato durante períodos de tempo extremamente longos, às vezes abrangendo milhares ou milhões de anos. Isto torna difícil comparar diretamente a energia do jato com a emissão de raios X produzida quando a matéria cai no buraco negro.
O professor Miller-Jones disse: “Como a nossa teoria mostra que a física em torno dos buracos negros é muito semelhante, podemos agora usar esta medição para ancorar a nossa compreensão dos jatos, quer venham de um buraco negro com 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol”.
“Através de projetos de radiotelescópios, como o Observatório Square Kilometer Array, atualmente em construção na Austrália Ocidental e na África do Sul, esperamos detectar os jatos de buracos negros em milhões de galáxias distantes, e esta nova medição fornece uma âncora que ajudará a calibrar a sua produção global de energia.
“Os jatos de buracos negros fornecem uma importante fonte de feedback para o seu entorno e são essenciais para a compreensão da evolução das galáxias.”
Outros colaboradores do estudo incluem a Universidade de Barcelona, a Universidade de Wisconsin-Madison, a Universidade de Lethbridge e o Instituto de Ciências Espaciais.
