Jato relativístico do buraco negro supermassivo M87* é explicado em novo estudo

Jato relativístico do buraco negro supermassivo M87* é explicado em novo estudo

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 09 de Novembro de 2021 às 16h22
Alejandro Cruz-Osorio

O buraco negro supermassivo localizado no centro da galáxia M87, revelado em uma imagem histórica em 2019, já foi estudado em todos os detalhes possíveis, mas ainda há algumas coisas sobre as quais os cientistas não têm tanta certeza. Uma delas são os jatos relativísticos, que viajam rumo ao espaço intergaláctico perto da velocidade da luz — mas um novo estudo mostrou que as pistas encontradas até agora estão corretas.

Jatos disparados por buracos negros ativos, como é o caso do M87*, são conhecidos como jatos relativísticos porque, de fato, podem alcançar velocidades extremas. Eles são formados por plasma, mas os astrônomos ainda desconhecem todos os mecanismos por trás do fenômeno. Até onde sabemos, são produzidos porque o campo magnético do buraco negro conduz aos polos norte e sul as partículas da matéria presente no disco de acreção.

Para saber mais sobre os jatos relativísticos, uma equipe usou simulações tridimensionais para modelar a região do buraco negro M87* e seu disco de acreção, usando os dados observacionais coletados pela colaboração The Event Horizon Telescope — os responsáveis pela foto de 2019, a primeira e até agora única imagem real de um buraco negro já capturada pela humanidade.

(Imagem: Reprodução/Alejandro Cruz-Osorio)

Considerando também as temperaturas, densidades de matéria e campos magnéticos que devem corresponder a este buraco negro de acordo com as observações e as teorias da Relatividade Geral de Albert Einstein, a equipe produziu um modelo fidedigno do objeto em um supercomputador. Então, usaram o modelo para rastrear e estudar o movimento dos fótons no jato relativístico, traduziram esses dados em imagens de rádio e, por fim, os compararam com observações reais do buraco negro em rádio.

O resultado não foi exatamente uma surpresa, mas ainda assim é uma incrível confirmação de que as teorias atuais sobre o universo e as técnicas modernas de simulações computacionais estão em perfeita harmonia, funcionando como o esperado. O modelo do supercomputador concordava com os dados observacionais coletados por radiotelescópios e satélites, reforçando mais uma vez que Einstein estava certo.

Os jatos relativísticos do M87* em luz polarizada, revelados anteriormente (Imagem: Reprodução/EHT/ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/Goddi/NASA/ESA/VLBA/Kravchenko/JC Algaba/I. Martí-Vidal)

Além disso, o modelo diz “que o buraco negro supermassivo M87* provavelmente está em alta rotação e que o plasma está fortemente magnetizado no jato, acelerando as partículas em escalas de milhares de anos-luz", explicou o principal autor do estudo Alejandro Cruz-Osorio, do Instituto de Física Teórica na Universidade Goethe, Frankfurt, Alemanha.

Para criar esse modelo tridimensional, foram necessárias mais de um milhão de horas de CPU por simulação, além de calcular simultaneamente as equações da Relatividade Geral, as equações de eletromagnetismo de James Maxwell e as equações de dinâmica de fluidos de Leonhard Euler.

O estudo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Universidade Johann Wolfgang Goethe de Frankfurt

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