MADRID 7 maio (EUROPA PRESS) -
As observações do blazar BL Lacertae, um buraco negro supermassivo cercado por um disco brilhante e jatos voltados para a Terra, revelaram como os raios X são gerados nesses ambientes extremos.
A missão Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA colaborou com radiotelescópios e telescópios ópticos para esse fim. Os resultados, disponíveis no servidor de pré-impressão arXiv e a serem publicados no Astrophysical Journal Letters, mostram que as interações entre elétrons em movimento rápido e partículas de luz, chamadas fótons, devem levar a essa emissão de raios X.
Os cientistas tinham duas possíveis explicações concorrentes para os raios X: uma envolvendo prótons e outra envolvendo elétrons. Cada um desses mecanismos teria uma assinatura diferente na polarização da luz de raios X. A polarização é uma propriedade da luz que descreve a direção média das ondas eletromagnéticas que a compõem.
Se os raios X nos jatos de um buraco negro forem altamente polarizados, isso significa que eles são produzidos por prótons girando no campo magnético do jato ou por prótons interagindo com os fótons do jato. Se os raios X tiverem um grau menor de polarização, isso sugere que as interações elétron-fóton levam à produção de raios X.
O IXPE, lançado em 9 de dezembro de 2021, é o único satélite atualmente em voo que pode realizar essa medição de polarização.
UM DOS MAIORES MISTÉRIOS
"Esse era um dos maiores mistérios sobre os jatos de buracos negros supermassivos", disse Iván Agudo, principal autor do estudo e astrônomo do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (CSIC), em um comunicado. E o IXPE, com a ajuda de vários telescópios terrestres de apoio, finalmente nos forneceu as ferramentas para resolvê-lo".
Os astrônomos descobriram que os elétrons devem ser responsáveis por um processo chamado espalhamento Compton. O espalhamento Compton (ou efeito Compton) ocorre quando um fóton perde ou ganha energia após interagir com uma partícula carregada, geralmente um elétron. Nos jatos de buracos negros supermassivos, os elétrons se movem em velocidades próximas à velocidade da luz. O IXPE ajudou os cientistas a entender que, no caso de um jato de blazar, os elétrons têm energia suficiente para espalhar fótons de luz infravermelha até comprimentos de onda de raios X.
BL Lacertae (BL Lac, para abreviar) é um dos primeiros blazares descobertos; originalmente, pensava-se que era uma estrela variável na constelação de Lacerta. O IXPE observou a BL Lac no final de novembro de 2023 durante sete dias, juntamente com vários telescópios terrestres que mediram simultaneamente a polarização óptica e de rádio. Embora o IXPE já tivesse observado a BL Lac antes, essa observação foi especial. Coincidentemente, durante as observações da polarização de raios X, a polarização óptica do BL Lac atingiu um valor alto: 47,5%.
"Esse não foi apenas o blazar mais polarizado dos últimos 30 anos, mas também o blazar mais polarizado já observado", disse Ioannis Liodakis, um dos principais autores do estudo e astrofísico do Instituto FORTH de Astrofísica, na Grécia.
O IXPE descobriu que os raios X eram muito menos polarizados do que a luz óptica. A equipe não conseguiu medir um sinal de polarização forte e determinou que os raios X não podem ter mais de 7,6% de polarização. Isso mostrou que a interação dos elétrons com os fótons, por meio do efeito Compton, deve explicar os raios X.
"O fato de a polarização óptica ser muito maior do que a dos raios X só pode ser explicado pelo espalhamento Compton", disse Steven Ehlert, cientista do projeto IXPE e astrônomo do Marshall Space Flight Center.
"O IXPE conseguiu resolver outro mistério dos buracos negros", disse Enrico Costa, astrofísico em Roma no Instituto de Astrofísica e Planetologia Espacial do Instituto Nacional de Astrofísica. Costa é um dos cientistas que concebeu esse experimento e o propôs à NASA há 10 anos, sob a liderança de Martin Weisskopf, o primeiro pesquisador principal do IXPE.
"A visão de raios X polarizados da IXPE resolveu vários mistérios antigos, e este é um dos mais importantes. Em outros casos, os resultados da IXPE desafiaram pontos de vista estabelecidos e desvendaram novos enigmas, mas é assim que a ciência funciona, e a IXPE certamente está fazendo uma ciência muito boa.
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