Os investigadores deram um passo importante para compreender como os buracos negros afectam o Universo, medindo directamente a potência dos seus jactos. Usando uma rede de radiotelescópios espalhados pelo mundo, uma equipe liderada pela Universidade Curtin produziu imagens detalhadas que mostram quão energéticos esses jatos podem ser. As descobertas confirmam teorias de longa data sobre o papel dos buracos negros na formação da estrutura das galáxias.
Um estudo publicado em Astronomia da naturezafocado em Cygnus X-1, um sistema bem conhecido que inclui o primeiro buraco negro confirmado e uma estrela supergigante massiva. Os cientistas determinaram que os jatos que fluem deste buraco negro carregam uma energia igual a cerca de 10.000 Sóis.
Para fazer esta medição, a equipe contou com um conjunto amplamente espaçado de telescópios trabalhando juntos como um só. Esta configuração permitiu-lhes observar como os jatos são empurrados e distorcidos por ventos poderosos vindos de uma estrela próxima à medida que o buraco negro se move na sua órbita. O efeito é semelhante ao modo como fortes rajadas na Terra podem desviar o fluxo de água de uma fonte.
Usando ventos estelares para detectar a força do jato
Ao calcular a força do vento estelar e rastrear o quanto os jatos foram desviados, os pesquisadores conseguiram determinar a potência 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 anos.
O projeto foi liderado pelo Instituto Curtin de Radioastronomia (CIRA) e pelo Nó Curtin do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), com colaboração da Universidade de Oxford.
“Dancing Airplanes” oferece uma nova visão
O autor principal, Dr. Steve Prabu, que estava no CIRA na época do estudo e agora está na Universidade de Oxford, explicou que a equipe usou uma sequência de imagens para rastrear o que ele chamou de “jatos dançantes”. O termo refere-se à forma 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.
Prabu disse que estas observações mostram quanta energia produzida perto de um buraco negro é transferida para o seu entorno, afetando o meio ambiente.
“A principal conclusão deste estudo é que cerca de 10% da energia libertada quando a matéria cai em direcção a um buraco negro é levada pelos jactos”, disse o Dr. Prabu.
“Isso é o que os cientistas geralmente assumem em modelos de simulação do universo em grande escala, mas até agora tem sido difícil confirmar com observações”.
Confirmação de teorias sobre a física dos buracos negros
O coautor, Professor James Miller-Jones, do CIRA e do nó Curtin do ICRAR, observou que os métodos anteriores só podiam estimar a força do jato durante períodos muito longos, às vezes milhares ou milhões de anos. Isto tornou difícil comparar diretamente a energia do jato com os raios X produzidos quando a matéria entra num buraco negro.
“E porque as nossas teorias sugerem que a física em torno dos buracos negros é muito semelhante, podemos agora usar esta medição para solidificar a nossa compreensão dos jatos, quer venham de buracos negros com 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol”, disse o professor Miller-Jones.
“Graças a 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 os dados fornecidos por esta nova medição ajudarão a calibrar a sua potência total de saída.
“Os jatos de buracos negros fornecem uma importante fonte de feedback ambiental e são essenciais para a compreensão da evolução das galáxias.”
Outros colaboradores do estudo incluíram a Universidade de Barcelona, a Universidade de Wisconsin-Madison, a Universidade de Lethbridge e o Instituto de Ciências Espaciais.
