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Ondas de choque misteriosas podem acelerar jatos dos blazares

Por  • Editado por  Patricia Gnipper  | 

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NASA/Pablo Garcia
NASA/Pablo Garcia

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.

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.

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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.

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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