VALÊNCIA 9 jan. (EUROPA PRESS) -
O Event Horizon Telescope (EHT) acaba de publicar a observação de um jato relativista (uma estrutura gigantesca formada por um feixe colimado de plasma, fortemente acelerado por um buraco negro supermassivo) no qual é possível apreciar como as ondas de choque internas interagem com o campo magnético turbulento do próprio jato: uma dança cósmica de luz e magnetismo.
Esta observação, recentemente publicada na revista Astronomy & Astrophysics e na qual participou a Universidade de Valência, fornece uma imagem “próxima e incomum” de uma região em “rápida evolução” perto de um buraco negro, onde se formam e aceleram os jatos relativísticos, conforme informou a instituição acadêmica em um comunicado.
O jato relativista observado está associado ao buraco negro central do blazar OJ 287, localizado a cerca de 1,6 bilhão de anos-luz, na constelação de Câncer. Os blazares constituem um tipo "extremo" de galáxia ativa cujo jato aponta quase diretamente para a Terra, o que os torna um dos objetos "mais variáveis e energéticos do Universo".
Utilizando a “extraordinária nitidez” alcançável com o EHT (que permite distinguir estruturas do tamanho de uma bola de tênis na Lua), a equipe detectou dois componentes brilhantes no jato, que se comportam como ondas de choque se movendo a diferentes velocidades para o exterior. Além disso, a luz emitida por essas ondas de choque é fortemente polarizada (a polarização da luz é a preferência de seu campo elétrico por vibrar em uma determinada direção).
Nesse caso, a polarização é devida a efeitos relacionados ao plasma e à direção do campo magnético incorporado no jato. Portanto, à medida que essas ondas de choque brilhantes viajam ao longo do jato, sua polarização muda, o que permite “escaneá-la” a estrutura do campo magnético como se estivesse usando um tomógrafo.
O padrão de rotação na polarização que essas componentes mostram (com uma componente girando na direção oposta à outra) fornece um sinal direto de que o jato é atravessado por um campo magnético helicoidal, com as linhas de campo enrolando-se ao longo do jato.
ESTRUTURA “TORCIDA” Além dessas duas ondas de choque, as imagens revelam que o jato não é simplesmente reto e suave. Em vez disso, ele mostra uma estrutura torcida, semelhante a uma onda, provavelmente relacionada às chamadas “instabilidades de Kelvin-Helmholtz”.
Segundo explica o professor da Universidade de Valência Manel Perucho, especialista em dinâmica de jatos relativistas e simulações numéricas, “trata-se de um efeito comum em que a diferença de velocidade entre camadas adjacentes de fluido ou gás gera ondas e vórtices, semelhantes às ondulações e ondas que se formam quando dois ventos se encontram, mas que, neste caso, ocorrem em um jato de plasma que se move a velocidades próximas à da luz". Além disso, José L. Gómez, principal autor do trabalho e pesquisador do Instituto de Astrofísica da Andaluzia-CSIC, afirma que essas rotações da polarização em direções opostas "são a prova irrefutável de nossa descoberta". “Ao se propagarem ao longo do jato e atravessarem a onda de Kelvin-Helmholtz, os choques iluminam diferentes fases da estrutura do campo magnético helicoidal, produzindo as mudanças de polarização que observamos”, detalhou.
IMAGENS PRECISAS Medir a polarização da luz com o EHT é um verdadeiro “desafio técnico”. Os sinais de polarização são fracos e podem ser facilmente distorcidos por pequenos efeitos instrumentais em cada telescópio. A extração de mapas de polarização confiáveis requer uma calibração e verificações cruzadas “extremamente cuidadosas” ao longo da análise.
“A polarização é um dos sinais mais ricos em informação que podemos medir, mas também é um dos mais frágeis”, observa o professor da Universidade de Valência Iván Martí-Vidal, especialista em polarimetria VLBI de alta precisão e um dos desenvolvedores das técnicas de calibração essenciais utilizadas pelo EHT.
“Para ter certeza de que essas rotações de polarização realmente ocorrem perto do buraco negro e não são devidas a efeitos instrumentais, precisamos modelar e corrigir os dados com extremo cuidado. O fato de algoritmos completamente independentes recuperarem as mesmas características de polarização a partir dos dados é uma validação sólida do resultado”, afirmou.
ABRIL DE 2017 As observações utilizadas para a análise atual foram realizadas durante cinco dias em abril de 2017 e revelam mudanças surpreendentes em uma escala de tempo excepcionalmente curta para esta fonte. Em apenas alguns dias, tanto a estrutura do jato quanto sua luz polarizada evoluíram notavelmente, o que demonstra que o jato interno é um ambiente “muito dinâmico”.
“Observamos mudanças substanciais ao longo de cinco dias. Com um monitoramento mais longo e contínuo, pudemos acompanhar a interação passo a passo e construir uma imagem tridimensional real da estrutura magnética do jato”, indica Efthalia Traianou, da Universidade de Heidelberg e do Instituto Max Planck de Radioastronomia.
UM LABORATÓRIO CÓSMICO O jato de OJ 287 tem sido palco de “eventos espetaculares” cataclísmicos durante mais de um século de observações. Os astrônomos debatem há muito tempo se esses eventos poderiam estar relacionados à presença de um segundo buraco negro supermassivo orbitando o buraco negro principal. Seja qual for a causa última de sua variabilidade a longo prazo, OJ 287 continua sendo um importante “laboratório” para estudar como os buracos negros se alimentam e como seus jatos respondem.
As novas imagens do EHT concentram-se na região onde o jato se organiza e se energiza, com uma nitidez que permite elucidar diretamente sua estrutura polarizada, cujas mudanças podem ser acompanhadas ao longo do tempo. Devido à sua altíssima resolução espacial, as observações do EHT permitem aos pesquisadores testar modelos físicos do comportamento dos jatos com medições espacialmente resolvidas.
De acordo com o professor da Universidade de Valência José María Martí, especialista em física de jatos relativistas e Relatividade Numérica, “essas observações nos permitem finalmente separar no espaço processos que antes pareciam sobrepostos”.
E sublinha: “Quando combinamos as imagens do EHT com simulações de última geração, podemos colocar questões muito diretas: como se propagam as ondas de choque, como as instabilidades de Kelvin-Helmholtz moldam o fluxo ou como os campos magnéticos influenciam a aceleração das partículas. Este é exatamente o tipo de sinergia entre dados e simulações de que precisamos para compreender o que torna os jatos estáveis, turbulentos ou radiativamente eficientes”. UMA “NOVA JANELA PARA O UNIVERSO” Esta descoberta representa um grande avanço na compreensão de como os buracos negros alimentam e moldam seus jatos. Ao resolver as rápidas mudanças de polarização nas diferentes características dos jatos, o EHT oferece uma nova maneira de testar ideias sobre campos magnéticos, ondas de choque, instabilidades e aceleração de partículas em um dos ambientes mais extremos do universo conhecido.
O resultado também aponta para o que pode vir a seguir: uma cobertura temporal “mais longa e densa” para capturar a evolução do jato, não como uma pequena sucessão de instantâneos, mas como uma sequência real (um “filme”), revelando como a estrutura magnética e a dinâmica do plasma se desenvolvem em grande detalhe.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático