Ondas de choque misteriosas podem acelerar jatos dos blazares
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper |
A luz polarizada de um blazar a cerca de 400 milhões de anos-luz da Terra trouxe novas evidências de como acontece a aceleração das partículas do jato energéticos emitidos por buracos negros supermassivos: os campos magnéticos presentes nos polos norte e sul do objeto possuem ondas de choque superssônicas misteriosas.
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Quando buracos negros supermassivos se alimentam ativamente de matéria, acabam formando jatos de partículas de alta energia, transformando-se em uma fonte de brilho extremo capaz de ofuscar completamente sua galáxia hospedeira. Se um desses jatos estiver apontado diretamente para a Terra, o objeto recebe o nome de blazar.
Os cientistas ainda não compreendem completamente os detalhes de como isso acontece, mas um novo estudo deu um passo a mais em direção a este objetivo. Os autores observaram a luz polarizada (fótons orientados na mesma direção) do jato e encontraram uma estrutura de hélice, como o formato de DNA humano, com regiões de partículas aceleradas por choques.
As estruturas helicoidais em jatos já haviam sido encontradas antes em outros buracos negros supermassivos, como no caso do M87*, revelando o "formato" tridimensional do campo magnético que canaliza as partículas do jato. Entretanto, as partículas aceleradas por choques ainda são uma novidade para os pesquisadores.
Um estudo de 2022 analisou a luz polarizada do blazar Markarian 501, localizado a 460 milhões de anos-luz de distância, com o telescópio Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), e descobriu evidências de ondas de choque acelerando as partículas de raios X do jato.
Conduzida pelos mesmos pesquisadores, o novo estudo usou a mesma técnica para observar o blazar Markarian 421 e encontrou a mesma coisa: uma onda de choque acelerando as partículas. Ondas desse tipo se formam quando algo se move mais rápido do que a velocidade do som no meio. Nesse caso, o meio é o espaço preenchido por plasma, onde a velocidade do som é bem diferente daquela medida na Terra.
Ainda não se sabe a origem das ondas de choque nos jatos dos dois blazares, mas é possível que uma perturbação no fluxo do jato (talvez causada por colisões de partículas de alta energia dentro do próprio jato) esteja elevando a velocidade de fluxos de partículas à velocidade supersônica espacial.
Herman Marshall, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge e coautor do artigo, explicou que a primeira observação do blazar mostrou uma polarização constante de 15%, mas na segunda observação esse número caiu para 0%. “Depois, reconhecemos que a polarização era praticamente a mesma, mas sua direção literalmente deu meia-volta, girando quase 180 graus em dois dias”, disse.
No dia seguinte, eles realizaram a terceira observação e encontraram uma polarização girando na mesma taxa, enquanto medições simultâneas de luz óptica, infravermelha e de rádio não mostraram nenhuma mudança na estabilidade ou na estrutura em nenhum desses intervalos de tempo.
Essa é uma grande evidência de que uma onda de choque pode estar se propagando ao longo de campos magnéticos em espiral dentro do jato helicoidal. A equipe vai realizar novas observações do Markarian 421 e outros blazares para saber mais sobre essas flutuações de jato e com que frequência elas ocorrem.
O novo artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: Nature Astronomy, NASA