Observações em raios X e rádio ligam a borda do disco a um fluxo quente que pode favorecer a formação do jato relativístico.
O disco de gás do buraco negro de 3C 120 termina a cerca de vinte raios gravitacionais do centro e dá lugar a um fluxo quente que pode favorecer seu jato quase à velocidade da luz, segundo um novo estudo.
A descoberta ajuda a enfrentar um problema antigo: buracos negros que recebem muita matéria costumam formar discos finos, pouco favoráveis à sustentação dos campos magnéticos necessários a jatos poderosos. A solução pode estar na mudança de geometria da região interna.
3C 120 é uma galáxia ativa na constelação de Touro, com desvio para o vermelho de 0,033. O trabalho adota um buraco negro de aproximadamente 63 milhões de massas solares e luminosidade equivalente a 10% a 20% da referência de Eddington, usada para comparar sistemas de massas diferentes.
A equipe é liderada por Hirofumi Noda, da Universidade de Tohoku, e Kazuhiro Hada, da Universidade da Cidade de Nagoya e do Observatório Astronômico Nacional do Japão. Os pesquisadores combinaram o observatório espacial XRISM com redes internacionais de radiotelescópios para investigar a alimentação e a forma do jato.
O XRISM observou a fonte de dezenove a vinte e quatro de março de 2025, acumulando aproximadamente 200 mil segundos de exposição útil, ou 55,6 horas. Seus instrumentos Resolve e Xtend registraram raios X que permitem reconhecer a assinatura do ferro no gás.
Essa assinatura funciona como uma impressão digital distorcida pelo movimento e pela gravidade. Ao separar suas componentes, a equipe consegue estimar de onde vem a radiação. A emissão do ferro neutro aparece perto de 6,4 quiloelétron-volts, enquanto a contribuição relativística se espalha aproximadamente entre 4 e 7.
O melhor ajuste colocou a borda interna do disco em 17,4 raios gravitacionais, com incerteza de menos 6,5 e mais 6,3, no nível de um desvio padrão. O valor arredondado de vinte dessas unidades equivale a aproximadamente 1,86 bilhão de quilômetros para a massa adotada.
Essa distância corresponde a pouco mais de doze separações médias entre a Terra e o Sol. Raio gravitacional é uma unidade calculada a partir da massa, e não um sinônimo do raio do horizonte. A conversão ajuda a visualizar a escala sem alterar o que foi medido.
No rádio, a equipe utilizou o GMVA a 86 gigahertz, o VLBA a 43 e 15 gigahertz e a EAVN a 22 gigahertz. Essas redes combinam antenas distantes para distinguir detalhes menores. A imagem mais precisa alcançou cerca de cinquenta microssegundos de arco.
O GMVA observou em vinte e seis e vinte e sete de abril de 2025, com dezoito estações e separações superiores a 9.500 quilômetros. A campanha reuniu épocas próximas, sem simultaneidade completa entre todas as frequências, uma limitação relevante para comparar estruturas que podem mudar.
Um fluxo quente no centro do motor
Os mapas mostram um jato inicialmente mais confinado, com perfil aproximadamente parabólico, que se torna próximo de um cone em escalas maiores. Prolongando matematicamente essa forma até o centro, os autores estimaram uma base com raio de cerca de sete raios gravitacionais ou menos.
Essa base caberia dentro do fluxo quente sugerido pelos raios X. A conclusão vem de extrapolação, pois a região de sete raios gravitacionais não foi fotografada diretamente. Mesmo com essa ressalva, as duas técnicas oferecem uma combinação coerente para investigar a ligação entre disco e jato.
O fluxo espesso pode transportar e sustentar campos magnéticos perto do buraco negro. Isso favoreceria o mecanismo de Blandford e Znajek, no qual processos eletromagnéticos extraem energia da rotação do objeto. O material do jato permanece do lado de fora do horizonte de eventos.
O ambiente quente representa uma “condição necessária, mas não suficiente”, escreveram os autores no artigo, ao discutir o transporte magnético. A rotação não foi medida: o ajuste principal a fixou em 0,99, mas um teste com rotação nula produziu resultados equivalentes.
Uma possível oscilação de aproximadamente um dia apareceu na variação do brilho em raios X. A análise usou dez mil simulações, mas acompanhou apenas quatro ou cinco ciclos. O artigo classifica o resultado como marginal, apesar de o pico superar o limiar estatístico adotado.
A diferença entre a inclinação estimada do disco, de 31,3 graus, e a referência de dezenove graus para o jato também sugere desalinhamento. Ainda será preciso testar essa interpretação, refinar a posição do núcleo de rádio e acompanhar o sistema por mais tempo.
O trabalho recebeu apoio da JSPS KAKENHI, da JST, da Fundação Daiko e de programas universitários e institucionais, entre outros financiadores listados nos agradecimentos. O PDF não apresenta uma declaração específica de conflitos de interesse, o que não permite presumir que eles foram formalmente descartados.
Com campanhas mais longas e observações mais próximas no tempo, 3C 120 poderá mostrar se a mudança entre um disco fino e um fluxo espesso acompanha, de maneira recorrente, o funcionamento do motor que lança seu jato pelo espaço.
O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
