Explosão de buraco negro numa galáxia muito, muito distante

A radiogaláxia Pictor A. Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; rádio - CSIRO/ATNF/ATCA

A saga da "Guerra das Estrelas" conta com a fictícia "Estrela da Morte", que pode disparar raios poderosos de radiação no espaço. O Universo, no entanto, produz fenómenos que muitas vezes ultrapassam o que a ficção científica pode imaginar. A galáxia Pictor A é um destes objetos impressionantes. Esta galáxia, localizada a quase 500 milhões de anos-luz da Terra, contém um buraco negro supermassivo no seu centro. É libertada uma quantidade enorme de energia gravitacional à medida que o material espirala em direção ao horizonte de ventos, o ponto de não retorno para o material em queda. Esta energia produz um feixe gigantesco, ou jato, de partículas que viajam quase à velocidade da luz no espaço intergaláctico.

Para captar imagens deste jato, os cientistas usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA em vários momentos dos últimos 15 anos. Os dados em raios-X pelo Chandra (azul) foram combinados com dados no rádio obtidos pelo ATCA (Australia Telescope Compact Array, a vermelho) a fim de produzir esta nova composição. Ao estudar os detalhes da estrutura vista tanto em raios-X como no rádio, os cientistas procuram ganhar uma compreensão mais profunda destas explosões colimadas.

A imagem de Pictor A, em raios-X pelo Chandra, mostra um jato espetacular emanado por um buraco negro no centro da galáxia e que se prolonga por cerca de 300.000 anos-luz, na direção de um "hotspot" brilhante e um jato oposto que aponta na direção oposta.  Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; rádio - CSIRO/ATNF/ATCA

O jato [para a direita] em Pictor A é o mais próximo de nós. Exibe uma emissão contínua em raios-X com quase 300.000 anos-luz. Em comparação, a Via Láctea mede cerca de 100.000 anos-luz em diâmetro. Dada a relativa proximidade e a capacidade do Chandra em obter imagens detalhadas em raios-X, os cientistas podem observar características detalhadas no jato e testar ideias de como a emissão de raios-X é produzida. Além do jato proeminente visto a apontar para a direita na imagem, os investigadores anunciaram evidências de outro jato apontando na direção oposta. Embora evidências deste jato já tivessem sido relatadas anteriormente, estes novos dados do Chandra confirmam a sua existência. O brilho ténue do jato oposto é provavelmente devido ao seu movimento, para lá da linha de visão da Terra.

A imagem rotulada mostra a localização do buraco negro supermassivo, do jato e do jato oposto. Também está legendado um "lóbulo rádio" onde o jato empurra o gás em redor e um "hotspot" provocado por ondas de choque - semelhante com explosões sónicas de um avião supersónico - perto da ponta do jato. As propriedades detalhadas do jato e do jato oposto, observadas com o Chandra, mostram que a sua emissão de raios-X vem provavelmente de eletrões que espiralam em redor das linhas do campo magnético, um processo chamado emissão de sincotrão. Neste caso, os eletrões devem ser continuamente re-acelerados à medida que avançam ao longo do jato. Não se percebe ainda muito bem como é que isto ocorre.

Os investigadores descartaram um mecanismo diferente para a produção da emissão de raios-X do jato. Nesse cenário, os eletrões viajando para longe do buraco negro no jato, perto da velocidade da luz, movem-se pelo mar de radiação cósmica de fundo deixada para trás pela fase quente do Universo após o Big Bang. Quando um eletrão em rápido movimento colide com um destes fotões da radiação cósmica de fundo, pode aumentar a energia do fotão na banda dos raios-X.

O brilho de raios-X do jato depende da potência do feixe de eletrões e da intensidade da radiação de fundo. O brilho relativo dos raios-X oriundos do jato e do jato oposto em Pictor A não corresponde com o esperado neste processo que envolve a radiação cósmica de fundo, e efetivamente elimina-a como a fonte de produção de raios-X no jato. O artigo que descreve estes resultados foi publicado na Monthly Notices da Sociedade Astronómica Real e está disponível online.
Fonte: Astronomia Online


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