MADRID 10 abr. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe internacional de astrônomos descobriu as principais condições necessárias para que um buraco negro de massa estelar gere jatos de plasma.
Suas descobertas, publicadas na revista Publications of the Astronomical Society of Japan, mostram que quando o material gasoso superaquecido sofre uma rápida contração em direção ao buraco negro, os jatos se formam.
Compreender a ejeção de jatos em buracos negros é crucial, pois lança luz sobre a evolução das galáxias, a distribuição de energia no Universo e as propriedades dos próprios buracos negros. Os jatos influenciam a formação de estrelas, distribuem energia em grandes distâncias e servem como guias cósmicos para localizar buracos negros distantes. Eles também fornecem informações sobre a física fundamental dos buracos negros.
Materiais como poeira e gás são atraídos pelos buracos negros devido à sua forte gravidade. Esse material gira em torno do buraco negro em um disco fino, chamado de disco de acreção, que é necessário para a formação de um jato.
Os cientistas, liderados pelo professor Kazutaka Yamaoka da Universidade de Nagoya, estudaram um sistema de buraco negro composto por um buraco negro de massa estelar e uma estrela semelhante ao Sol orbitando um ao outro. Nesse sistema, são produzidos de 5 a 6 jatos em um período de cerca de 20 dias, o que o torna ideal para estudar esse fenômeno. Analisando dados observacionais de raios X e rádio de 1999 a 2000, eles conseguiram rastrear a velocidade com que a emissão de raios X perto do buraco negro mudou ao longo do tempo e medir a quantidade total de energia produzida pelos jatos.
CAUSAS DA FORMAÇÃO DE JATOS
Os resultados mostraram que os jatos são produzidos quando o raio interno do disco de acreção diminui repentinamente e atinge a órbita circular estável mais interna (ISCO), o mais próximo que a matéria pode orbitar sem cair.
Os pesquisadores observaram que, inicialmente, o raio interno do disco de gás estava mais distante do buraco negro. Quando o raio interno do disco se contrai rapidamente e atinge a ISCO, o jato entra em erupção. O jato continua a irromper por algum tempo; no entanto, quando o movimento de contração da borda interna do disco cessa, o jato cessa.
A partir disso, eles identificaram duas condições essenciais necessárias para que um buraco negro estelar gere jatos: a borda interna do disco de gás que circunda o buraco negro deve se aproximar rapidamente do buraco negro e esse movimento deve atingir a ISCO.
Os cientistas já sabiam que, quando um jato de um buraco negro entra em erupção, os raios X se tornam mais suaves (mais raios X de baixa energia em comparação com os raios X de alta energia) e apresentam menos flutuações rápidas em um curto período de tempo. Esse estudo descobriu que essas mudanças nos raios X ocorrem porque a borda interna do disco de gás está se aproximando rapidamente do buraco negro, que é o gatilho real para a formação do jato. À medida que essa borda interna se contrai, ela produz mais raios X suaves com menor variabilidade em comparação com os raios X duros altamente variáveis. Isso explica por que os padrões de raios X mudam logo antes da formação dos jatos.
Esse estudo revela que os jatos se formam em condições que mudam dinamicamente, e não em condições estáveis e estáticas, como muitos modelos teóricos supunham. Os cientistas agora podem prever melhor a formação de jatos de plasma e estudar seus mecanismos em tempo real.
"Nossa descoberta da formação de jatos em buracos negros de massa estelar pode fornecer uma chave universal para a compreensão desses fenômenos. Embora esses sistemas binários - em que um buraco negro orbita uma estrela normal - sejam significativamente diferentes dos buracos negros supermassivos localizados no centro de uma galáxia, acreditamos que mecanismos físicos semelhantes operam em todas as escalas de buracos negros", explicou o professor Yamaoka.
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