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Dados do Hubble Mostram Ondas de Choque Dentro de Jatos Emitidos Por Buracos Negros

Space Today
4 jun 2015

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Quando você está vagando pelo espaço a mais de 98% da velocidade da luz, você precisaria de seguro de motorista. Os astrônomos descobriram pela primeira vez uma colisão entre dois nós de alta velocidade de matéria ejetada de um buraco negro supermassivo. Essa descoberta foi feita se montava um filme de jatos de plasma emitidos de um buraco negro supermassivo dentro de uma galáxia localizada a 260 milhões de anos-luz de distância da Terra.

A descoberta oferece novas ideias sobre o comportamento dos jatos parecidos com sabres de luz que estão tão energizados que eles ser emitidos do buraco negro a velocidades algumas vezes maiores que a velocidade da luz. Esse movimento superluminoso é uma ilusão de óptica devido à real rápida velocidade do plasma, que é bem próxima do máximo universal da velocidade da luz.

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Esses jatos extragalácticos não são bem entendidos. Eles parecem transportar plasma energético em um feixe confinado do buraco negro da galáxia hospedeira. As novas análises sugerem que as ondas de choque produzidas pelas colisões dentro dos jatos aceleram as partículas e iluminam as regiões de material em colisão.

O vídeo dos jatos foi montado com dados e imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA de duas décadas, da galáxia elíptica NGC 3862, a sexta galáxia mais brilhante e uma das únicas galáxias ativas com jatos vistas na luz visível. O jato foi descoberto na luz óptica pelo Hubble em 1992. A NGC 3862 está localizada num rico aglomerado de galáxias, conhecido como Abell 1367.

O jato da NGC 3862 possui uma estrutura parecida com uma corrente de pérolas de nós de material brilhante. Usando a vantagem da resolução nítida do Hubble e a estabilidade óptica de longo prazo, Eileen Meyer do Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, as imagens de arquivo do Hubble foram ajustadas com uma nova imagem profunda feita em 2014 para melhor entender o movimento dos jatos. Meyer ficou surpresa em ver um rápido nó com uma velocidade aparente sete vezes maior do que a velocidade da luz terminar com um movimento mais lento, mais ainda sim superluminoso, de um nó ao longo da corrente.

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A colisão resultante causou a fusão dos nós aumentando de forma significante seu brilho.

“Algo assim nunca tinha sido visto antes em jatos extragalácticos”, disse Meyer. À medida que os nós continuam a se fundir eles irão brilhar cada vez mais nas próximas décadas. “Isso nos permitirá ter uma rara oportunidade para ver como a energia cinética da colisão é dissipada na radiação”.

“A colisão de componentes em movimentos emitidos em jatos é algo conhecido a muito tempo, mas essa é a primeira vez que realmente estamos vendo o que está acontecendo”, disse Markos Georganopoulos, professor associado de física na Universidade de Maryland em Baltimore County, um co-autor do trabalho.

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“Nós temos ideias sobre o que pode acontecer à medida que uma colisão progride, como a dinâmica do jato muda, como os campos e as partículas reagirão e como a energia se dissipará em diferentes regiões. Agora, graças a nossa pesquisa, nós temos a primeira oportunidade de testar essas ideias”, disse Eric Perlman, do Instituto de Tecnologia da Flórida em Melbourne, e co-autor do estudo. “Isso nos ensinará algo muito importante sobre os jatos e sobre os fluxos de alta energia, em geral”.

Não é incomum ver nós de material em jatos ejetados de objetos gravitacionalmente compactos, mas é raro que os movimentos sejam observados com telescópios ópticos, e ainda mais de buracos negros a milhares de anos-luz de distância. Em adição, para buracos negros, estrelas recém formadas ejetam feixes estreitos e colimados de gás que possuem uma estrutura com nós. Uma teoria é que o material que está caindo no objeto central está superaquecido e é ejetado ao longo do eixo de rotação do objeto. Campos magnéticos poderosos restringem o material nesse jato estreito. Se o fluxo do material em queda não é suave, bolhas são ejetadas como uma corrente de balas de canhão.

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Qualquer que seja o mecanismo, o nó rápido enterrará seu caminho rumo ao espaço intergaláctico. Um nó lançado posteriormente, atrás do primeiro, pode ter menos arrasto do meio interestelar e pegar o nó anterior, gerando uma colisão com a sua cauda.

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Além da colisão, que irá durar pelas próximas décadas, essa descoberta marca somente o segundo caso do movimento superluminoso medido a centenas de milhares de anos-luz de distância do buraco negro onde o jato foi lançado. Isso indica que os jatos ainda estão com uma velocidade muito próxima da velocidade da luz até mesmo em distâncias que começam a rivalizar com a escala da galáxia hospedeira. Essas medidas podem dar ideias sobre quanta energia os jatos carregam para além de suas galáxias, o que é importante para o entendimento sobre como as galáxias se desenvolvem à medida que o universo envelhece.

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Meyer está atualmente fazendo vídeo com imagens do Hubble de mais dois jatos no universo próximo, para ver se existe similaridades de movimentos rápidos. Ela notou que esse tipo de estudo só é possível devido ao longo tempo de operação do Hubble, que agora está olhando alguns dos jatos porá mais de 20 anos.

Dados do Hubble Mostram Ondas de Choque Dentro de Jatos Emitidos Por Buracos Negros from SpaceToday on Vimeo.

Jatos extragalácticos têm sido detectados em raios-X e em comprimentos de onda de rádio em muitas galáxias ativas energizadas  por buracos negros centrais, mas somente em poucos, eles têm sido observados na luz óptica. Os astrônomos ainda não entendem por que alguns jatos são visíveis na luz visível e outros não.

Os resultados de Meyer foram publicados na edição de 28 de Maio de 2015 da revista Nature.

Fonte:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/19/full/

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