Utilizando uma rede de radiotelescópios na Terra e no espaço, astrônomos capturaram a visão mais detalhada já vista de um jato de plasma de um buraco negro supermassivo. O jato viaja a uma velocidade próxima à da luz e mostra padrões complexos e torcidos perto de sua origem. Esses padrões desafiam a teoria padrão que foi usada por 40 anos para explicar como esses jatos se formam e mudam ao longo do tempo. Uma contribuição significativa para as observações foi possível graças ao Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, onde os dados de todos os telescópios participantes foram combinados para criar um telescópio virtual com um diâmetro efetivo de cerca de 100.000 quilômetros. Blazares são as fontes mais brilhantes e poderosas de radiação eletromagnética no cosmos.
Eles são uma subclasse de núcleos galácticos ativos que compreendem galáxias com um buraco negro supermassivo que atrai matéria de um disco circundante. Cerca de 10% dos núcleos galácticos ativos, classificados como quasares, produzem jatos de plasma relativísticos. Blazares pertencem a uma pequena fração de quasares nos quais podemos ver esses jatos apontando quase diretamente para o observador. Recentemente, uma equipe de pesquisadores, incluindo cientistas do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn, Alemanha, conseguiu capturar a imagem da região mais interna do jato no blazar 3C 279 com uma resolução angular sem precedentes e detectou filamentos helicoidais notavelmente regulares, o que pode exigir uma revisão dos modelos teóricos usados até agora para explicar os processos pelos quais os jatos são produzidos em galáxias ativas.
“Graças ao RadioAstron, a missão espacial para a qual o telescópio orbital alcançou distâncias tão distantes quanto a lua, e uma rede de vinte e três radiotelescópios distribuídos pela Terra, obtivemos a imagem de mais alta resolução do interior de um blazar até hoje, permitindo-nos observar a estrutura interna do jato em tal detalhe pela primeira vez”, diz Antonio Fuentes, pesquisador do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) em Granada, Espanha, líder do trabalho. A nova janela para o universo aberta pela missão RadioAstron revelou novos detalhes no jato de plasma do 3C 279, um blazar com um buraco negro supermassivo em seu núcleo. O jato possui pelo menos dois filamentos torcidos de plasma estendendo-se por mais de 570 anos-luz a partir do centro.
“Esta é a primeira vez que vemos tais filamentos tão perto da origem do jato, e eles nos dizem mais sobre como o buraco negro molda o plasma. O jato interno também foi observado por dois outros telescópios, o GMVA e o EHT, em comprimentos de onda muito mais curtos (3,5 mm e 1,3 mm), mas eles não foram capazes de detectar as formas filamentares porque eram muito tênues e muito grandes para essa resolução”, diz Eduardo Ros, membro da equipe de pesquisa e coordenador europeu do GMVA. “Isso mostra como diferentes telescópios podem revelar diferentes características do mesmo objeto”, acrescenta. Os jatos de plasma provenientes de blazares não são realmente retos e uniformes. Eles mostram torções e curvas que mostram como o plasma é afetado pelas forças ao redor do buraco negro. Os astrônomos que estudam essas torções no 3C 279, chamadas de filamentos helicoidais, descobriram que elas foram causadas por instabilidades desenvolvidas no plasma do jato.
No processo, eles também perceberam que a antiga teoria que usavam para explicar como os jatos mudavam ao longo do tempo não funcionava mais. Portanto, são necessários novos modelos teóricos que possam explicar como tais filamentos helicoidais se formam e evoluem tão perto da origem do jato. Isso é um grande desafio, mas também uma grande oportunidade para aprender mais sobre esses incríveis fenômenos cósmicos. “Um aspecto particularmente intrigante que surge de nossos resultados é que eles sugerem a presença de um campo magnético helicoidal que confina o jato”, diz Guang-Yao Zhao, atualmente afiliado ao MPIfR e membro da equipe de cientistas. “Portanto, pode ser o campo magnético, que gira no sentido horário ao redor do jato no 3C 279, que direciona e guia o plasma do jato movendo-se a uma velocidade de 0,997 vezes a velocidade da luz.” “Filamentos helicoidais semelhantes foram observados em jatos extragalácticos antes, mas em escalas muito maiores, onde se acredita que resultem de diferentes partes do fluxo se movendo em velocidades diferentes e se atritando umas contra as outras”, acrescenta Andrei Lobanov, outro cientista do MPIfR na equipe de pesquisadores.
“Com este estudo, estamos entrando em um terreno totalmente novo no qual esses filamentos podem realmente estar conectados aos processos mais intricados nas imediações do buraco negro que produz o jato.” O estudo do jato interno em 3C 279, agora apresentado na última edição da Nature Astronomy, estende o esforço contínuo para entender melhor o papel dos campos magnéticos na formação inicial de fluxos relativísticos de núcleos galácticos ativos. Ele destaca os inúmeros desafios remanescentes para a modelagem teórica atual desses processos e demonstra a necessidade de mais melhorias nos instrumentos e técnicas de radioastronomia, que oferecem a oportunidade única de imagear objetos cósmicos distantes com uma resolução angular recorde. Usando uma técnica especial chamada Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI), um telescópio virtual com um diâmetro efetivo igual à separação máxima entre as antenas envolvidas em uma observação é criado combinando e correlacionando dados de diferentes observatórios de rádio.
Yuri Kovalev, cientista do projeto RadioAstron, agora no MPIfR, enfatiza a importância da colaboração internacional saudável para alcançar tais resultados: “Observatórios de doze países foram sincronizados com a antena espacial usando relógios de hidrogênio, formando um telescópio virtual do tamanho da distância até a lua.” Anton Zensus, diretor do MPIfR e uma das forças motrizes por trás da missão RadioAstron nas últimas duas décadas, afirma: “Os experimentos com o RADIOASTRON que levaram a imagens como essas para o quasar 3C 279 são realizações excepcionais possíveis através da colaboração científica internacional de observatórios e cientistas em muitos países. A missão levou décadas de planejamento conjunto antes do lançamento do satélite. Fazer as imagens reais tornou-se possível conectando grandes telescópios no solo como o Effelsberg e por uma análise cuidadosa dos dados em nosso centro de correlação VLBI em Bonn.”
FONTE:
https://phys.org/news/2023-10-astronomers-capture-formation-powerful-cosmic.html
