O conceito de jato de buraco negro não é novo, mas ainda temos muito a aprender sobre a mistura de partículas encontradas nas proximidades. Com o uso do Observatório XMM-Newton da ESA, os astrônomos observaram um buraco negro em nossa galáxia e encontraram alguns resultados surpreendentes.
Como sabemos, os buracos negros de massa estelar recebem materiais de estrelas próximas. A matéria dessas estrelas companheiras é afastada do corpo dos pais em direção ao buraco negro e irradia uma temperatura tão intensa que emite raios-X. No entanto, um buraco negro nem sempre ingere tudo o que aparece. Às vezes, eles rejeitam pequenas porções dessa massa, empurrando-a para longe na forma de um conjunto de jatos poderosos. Esses jatos também alimentam o ambiente, liberando massa e energia ... roubando o buraco negro de combustível.
Através do estudo da composição do jato, os pesquisadores são capazes de determinar melhor o que é levado para um buraco negro e o que não é. Através de observações tomadas no comprimento de onda do rádio do espectro eletromagnético, vimos elétrons se aproximando quase à velocidade da luz. No entanto, não foi claramente determinado se a carga negativa dos elétrons é complementada por suas antipartículas, pósitrons, ou melhor, por partículas mais pesadas de carga positiva nos jatos, como prótons ou núcleos atômicos. " Com o poder de XMM-Newton por trás deles, os astrônomos tiveram a oportunidade de examinar um sistema binário de buraco negro chamado 4U1630-47 - um candidato conhecido por ter explosões inesperadas de raios-X por segmentos de tempo que duram entre meses e anos.
“Em nossas observações, encontramos sinais de núcleos altamente ionizados de dois elementos pesados, ferro e níquel”, diz María Díaz Trigo, do Observatório Europeu do Sul de Munique, na Alemanha, principal autora do artigo publicado na revista Nature. "A descoberta foi uma surpresa - e boa, pois mostra sem dúvida que a composição dos jatos de buracos negros é muito mais rica do que apenas elétrons".
Durante setembro de 2012, uma equipe de astrônomos chefiada pelo Dr. Díaz Trigo e colaboradores observou 4U1630–47 com o XMM-Newton. Eles também fizeram backup de suas observações com observações de rádio quase simultâneas retiradas do Australian Telescope Compact Array. Embora os estudos tenham sido realizados próximos um do outro - em apenas algumas semanas - os resultados não poderiam ter sido mais diferentes.
Segundo a equipe de Trigo, o conjunto inicial de observações captou assinaturas de raios-X do disco de acreção, mas não havia atividade na banda de rádio. Este é um indicador de que os jatos não estavam ativos naquele momento. No entanto, no segundo conjunto de observações, havia atividade nos raios X e no rádio ... os jatos haviam voltado! Ao examinar os dados de raios-X do segundo conjunto, eles também encontraram núcleos de ferro em movimento. Essas partículas estavam se movendo na direção e fora de XMM-Newton - à prova de que os íons faziam parte de jatos gêmeos apontados em direções opostas. No entanto, isso não é tudo. Havia também evidências de núcleos de níquel apontando para o observatório.
"A partir dessas 'impressões digitais' de ferro e níquel, poderíamos mostrar que a velocidade do jato é muito alta, cerca de dois terços da velocidade da luz", diz o co-autor James Miller-Jones, do nó da Curtin University. Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia em Perth, Austrália.
“Além disso, a presença de núcleos atômicos pesados em jatos de buraco negro significa que massa e energia estão sendo transportadas para fora do buraco negro em quantidades muito maiores do que se pensava anteriormente, o que pode ter um impacto no mecanismo e na taxa pela qual o buraco negro acrescenta matéria ”, acrescenta Simone Migliari, da Universidade de Barcelona, Espanha.
Novas descobertas surpreendentes? Bem, sim. Para um buraco negro típico de massa estelar, é a primeira vez que núcleos pesados são detectados dentro dos jatos. Até o presente momento, existe apenas “um outro binário de raios X que mostra assinaturas semelhantes de núcleos atômicos em seus jatos - uma fonte conhecida como SS 433. Esse sistema de buracos negros, no entanto, é caracterizado por uma taxa de acreção extraordinariamente alta, que dificulta a comparação de suas propriedades com as dos buracos negros mais comuns ". Através dessas novas observações de 4U1630–47, os astrônomos poderão preencher lacunas de informações sobre o que faz com que os jatos ocorram nos discos de acúmulo de buracos negros e o que os impulsiona.
“Embora agora conheçamos muito sobre buracos negros e o que acontece ao seu redor, a formação de jatos ainda é um grande quebra-cabeça, então essa observação é um grande passo à frente na compreensão desse fenômeno fascinante”, diz Norbert Schartel, XMM-Newton da ESA Cientista do Projeto.
Fonte da história original: Comunicado de imprensa da ESA.
