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Estrutura interna do jato de um quasar é observada pela primeira vez

Jatos relativísticos de quasares podem não ser muito diferentes daqueles observados em outros tipos de buracos negros, de acordo com um novo artigo publicado no The Astrophysical Journal. Os autores mostram que, em ambos os caos, os jatos são colimados, isto é, concentrados em um único feixe.

Os quasares, um dos objetos mais energéticos do universo, são núcleos de galáxias que possuem um buraco negro supermassivo em plena atividade — ou seja, devorando matéria. O processo é semelhante ao de outros buracos negros ativos, mas os quasares são muito mais poderosos.

Quando capturada, a matéria é transformada em um disco de acreção feito de plasma girando em grande velocidade ao redor do equador do buraco negro, produzindo altos níveis de radiação. Na verdade, discos de acreção são um dos produtores de energia mais eficientes do universo.

Em alguns casos, parte da energia dos discos é direcionada aos polos dos buracos negros e ejetada na forma de jatos em velocidade relativística (próxima à da luz). Os astrônomos ainda não compreendem os detalhes complexos desses fenômenos, mas o novo estudo pode trazer boas pistas.

À direita, uma visão distante do quasar e seu jato. No centro, uma imagem ampliada do jato. À esquerda, a ampliação profunda inédita de um pequeno trecho do jato (Imagem: Reprodução/Hiroki Okino/Kazunori Akiyama/GMVA/ALMA/ESA/NASA)
À direita, uma visão distante do quasar e seu jato. No centro, uma imagem ampliada do jato. À esquerda, a ampliação profunda inédita de um pequeno trecho do jato (Imagem: Reprodução/Hiroki Okino/Kazunori Akiyama/GMVA/ALMA/ESA/NASA)

Os autores são um grupo internacional de cientistas que realizou observações do objeto 3C 273, o primeiro quasar identificado pela humanidade, e também o mais próximo da Via Láctea. Dados da observação mostram as partes mais internas e profundas do jato de plasma do quasar.

Um dos mistérios a serem solucionados é como e onde os jatos relativísticos são colimados. Em outras palavras, os astrônomos querem saber porque a radiação deles não se dispersa, mas segue focada em um único feixe por centenas de milhares de anos-luz de distância.

Com a imagem do jato de 3C 273, cientistas tiveram pela primeira vez uma visão da parte mais interna de um jato de quasar, onde ocorre a colimação. A equipe descobriu que o ângulo do fluxo de plasma que flui do buraco negro é reduzido ainda mais a uma distância bem afastada.

Essa parte estreita do jato continua incrivelmente longe, atingindo distâncias bem além da área onde a gravidade do buraco negro domina. “Isso também foi descoberto nas proximidades em buracos negros supermassivos muito mais fracos e menos ativos”, disse Kazunori Akiyama, líder do projeto.

Agora, os pesquisadores querem saber “como a colimação do jato acontece de forma tão consistente em sistemas tão variados de buracos negros”, afirma Akiyama. O estudo é o primeiro passo rumo a uma exploração mais ampla dos processos de colimação de jatos, graças aos dados obtidos com uma rede formada pelos maiores radiotelescópios do mundo.

Gráfico explicando as três imagens. À direita, o jato se estende a 86 mil anos-luz. No centro, o trecho tem 40 anos-luz. À esquerda, a ampliação profunda de apenas 2 anos-luz do mesmo jato, revelando detalhes sem precedentes da colimação (Imagem: Reprodução/Hiroki Okino/Kazunori AkiyamaGMVA/ALMA/ESA/NASA)
Gráfico explicando as três imagens. À direita, o jato se estende a 86 mil anos-luz. No centro, o trecho tem 40 anos-luz. À esquerda, a ampliação profunda de apenas 2 anos-luz do mesmo jato, revelando detalhes sem precedentes da colimação (Imagem: Reprodução/Hiroki Okino/Kazunori AkiyamaGMVA/ALMA/ESA/NASA)

Tal rede é composta pelo Global Millimeter VLBI Array (GMVA) e do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA) no Chile, conectados por meio de uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI). O High Sensitivity Array também juntou forças para estudar o 3C 273 em diferentes escalas.

O GMVA usou oito antenas do Very Long Baseline Array (VLBA), o Effelsberg Radio Telescope do Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), o IRAM Telescope, entre outros. Já o ALMA é uma parceria do European Southern Observatory, NSF, e NINS, do Japão, entre outros representantes do Canadá, Taiwan e República da Coreia.

Espera-se que o Event Horizon Telescope, responsável pelas duas imagens reais de buracos negros feitas pela humanidade, consiga levar adiante o estudo observando jatos de quasares mais distantes para descobrir como exatamente eles são colimados.

Fonte: Canaltech

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