Buraco negro giratório alimenta jato por fluxo magnético

O centro do quasar 3C 279 emite radiação gama cintilante, característica do fenómeno de reconexão magnética

Um novo estudo acaba de lançar uma nova luz sobre os mecanismos ocultos que impulsionam jatos de plasma que saem de buracos negros em rotação.

Os buracos negros supermassivos estão no centro de quase todas as galáxias estudadas até agora e, como têm uma massa muito grande, atraem matéria, gás e até mesmo luz. Mas também podem emitir matéria na forma de jatos de plasma – uma espécie de feixe de plasma que é ejetado do centro da galáxia com uma energia tremenda. Um jato de plasma pode estender-se por várias centenas de milhares de anos-luz no espaço.

Quando esta radiação intensa é emitida, o buraco negro permanece oculto porque os raios de luz próximos a ele são fortemente curvados, levando ao aparecimento de uma sombra. Isto foi recentemente relatado por investigadores da colaboração EHT (Event Horizon Telescope) para o enorme buraco negro na galáxia elíptica gigante M87.

No quasar 3C 279 – também um buraco negro – a equipa EHT encontrou outro fenómeno: a uma distância de mais de mil vezes o tamanho da sombra do buraco negro, o núcleo de um jato de plasma subitamente iluminou-se. Não se sabia como a energia deste jato podia aí chegar, como se por uma chaminé invisível.

Este quasar já foi observado com o telescópio espacial Fermi-LAT da NASA pelo astrofísico Amit Shukla, que até 2018 era investigador na Universidade de Würzburgo, Bavária, Alemanha. Agora está a trabalhar no Instituto Indiano de Tecnologia em Indore.

Shukla descobriu que o núcleo do jato, que foi encontrado na gama de comprimentos de onda milimétricos, também emite radiação gama altamente energética, mas com um brilho extremamente cintilante. Este brilho pode duplicar em poucos minutos, conforme relatado na revista Nature Communications.

O padrão especial de sequência de mudanças de brilho é característico de um processo universal denominado reconexão magnética, que ocorre em muitos objetos astrofísicos com fortes campos magnéticos. A atividade solar também tem a ver com a dinâmica dos campos magnéticos e da reconexão.

Isto foi recentemente demonstrado pela observação de “fogueiras” na atmosfera solar com a missão Solar Orbiter da ESA.

Voltando ao quasar 3C 279: “Vi como a análise dos dados revelou o padrão especial de reconexão magnética na curva de luz. Parecia que havia decifrado um hieróglifo no alfabeto do buraco negro,” disse Amit Shukla.

Durante a reconexão, a energia que é inicialmente armazenada de forma invisível no campo magnético é repentinamente libertada em vários “minijatos”. Nestes jatos, as partículas são aceleradas e produzem a radiação gama observada. A reconexão magnética explicaria como a energia atinge o núcleo do jato do buraco negro e de onde vem.

Karl Mannheim, diretor da cadeira de Astronomia da universidade alemã e coautor do artigo científico, explica que “o espaço-tempo perto do buraco negro no quasar 3C 279 é forçado a girar em corotação“.

“Os campos magnéticos ancorados no plasma em torno do buraco negro expelem o jato, desacelerando a rotação do buraco negro e convertendo parte da sua energia rotacional em radiação”, rematou. O artigo científico foi recentemente publicado na Nature Communications.

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