A explosão de BLAZAR escondeu o sinal de repetição

Pulsos originários de quase um bilhão de anos-luz de distância sugerem física extrema perto de um buraco negro supermassivo.

O conceito de um artista mostra um blazar: um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia que bebe gás e depois vomita parte dele de volta em um jato relativístico apontado para a Terra. NASA / JPL-Caltech

Em meio à turbulência que era 2020, você pode não ter notado um obscuro objeto celeste tendo seu próprio ajuste de connipação.

Originalmente pensada para ser uma estrela variável, a luz do objeto chamado BL Lacertae na verdade vem de um enorme jato de plasma que é apontado quase diretamente para nós. Esse plasma, atirando em nossa direção quase à velocidade da luz, é, por sua vez, alimentado por um buraco negro supermassivo 170 milhões de vezes a massa do Sol. Este blazar está sempre piscando enormemente, mas em 2020 sofreu uma explosão dramática, queimando por mais de um fator de 10 além do habitual.

Felizmente, alguém estava assistindo. Svetlana Jorstad (Universidade de Boston) e colegas monitoram mais de uma dúzia de blazars como BL Lacertae em comprimentos de onda visíveis e de rádio com o Telescópio Blazar da Terra Inteira; dados adicionais de raios gama vêm do Telescópio Espacial Fermi. Usando essas instalações, a equipe capturou todo o clarão através de comprimentos de onda visíveis e gama..

E dentro dessa explosão, eles relataram na Nature Astronomy, eles viram algo tentador: um sinal repetitivo.

Pulsos de um Blazar

Não, não são alienígenas. Os 14 pulsos, emitidos aproximadamente a cada 13 horas durante um período de duas semanas, são oscilações quase periódicas (QPOs), o que significa que eles não são perfeitamente regulares e têm explicações mais prosaicas. Mas exatamente de onde eles vieram não foi imediatamente claro.

Para outros buracos negros supermassivos a gás, para os quais não estamos olhando para o cano do jato, tais QPOs poderiam vir de um ponto quente espiralando ao redor e para o buraco negro. Mas no caso de BL Lac, a luz parece vir de gás em espiral não no vasto disco ao redor do buraco negro, mas no jato estreito apontando para fora do polo do buraco negro.

Jorstad e seus colegas basearam esta conclusão sobre o quanto da luz está polarizada, ou seja, vibrando ao longo de uma certa direção. A polarização conta a história do que a luz passou. A luz solar, por exemplo, não está polarizada, mas a luz refletida é (é por isso que os óculos de sol filtram a luz polarizada, para reduzir o brilho). No caso dos blazars, a radiação emitida do disco ao redor do buraco negro não está polarizada, mas a do jato é.

Que os 14 pulsos do BL Lac coincidam com suas mudanças na polarização, diz Jorstad, é fundamental para identificar a fonte do sinal periódico: Está vindo do jato, não do disco.

Na ilustração deste artista, um disco (vermelho) envolve um buraco negro no topo. O buraco negro alimenta um jato, cujas linhas de campo magnético em espiral são mostradas em azul. Partículas de plasma, não mostradas aqui, aceleram o jato, espiralando ao redor das linhas de campo magnético enquanto vão. Iris Nieh

Imagens de rádio do disco revelam a provável origem dos pulsos: uma torção no jato. Uma torção pode fazer uma grande mudança no quão brilhante o jato é, porque o material no jato está indo tão rápido que as leis da relatividade estão entrando em jogo. Incontáveis partículas subatômicas estão correndo rio abaixo em nossa direção quase à velocidade da luz, então quando emitem radiação, ela parece significativamente aumentada, ou radiante, em brilho. 

Mas mude um pouco o ângulo e esse impulso pode ir muito para baixo - ou para cima. "À medida que as partículas do jato fluem através da dobra, a quantidade de radiante muda para frente e para trás, o que causa os QPOs", explica Jorstad.

Validação necessária

Como os astrônomos trabalham nas origens do sinal, no entanto, eles também terão que validar o sinal em si. A detecção de sinais repetidos em torno de grandes buracos negros tem uma história controversa, adverte Matthew Middleton (Universidade de Southampton, Reino Unido), que não estava envolvido no estudo. E Phil Uttley (Universidade de Amsterdã), que também não estava envolvido, diz que entender o passado do sinal é vital.

"Acho que a detecção em um contexto de variabilidade de longo prazo, como é o caso aqui, é muito desafiadora, sem ter certeza da natureza dessa variabilidade", diz Phil Uttley (Universidade de Amsterdã). "Neste artigo, os métodos são usados para tentar explicar essa variabilidade, mas todos eles fazem suposições que podem não ser apropriadas para esta AGN. Então, eu acho que é justo dizer que a detecção é interessante, mas ainda não definitiva."

O membro da equipe Alan Marscher (Universidade de Boston) afirma que, mesmo que o brilho variado fosse devido ao "ruído", eles ainda teriam fundamentos físicos, como mudanças na força do campo magnético ou densidade de partículas. "Ainda é preciso tentar explicar as variações baseadas em fundamentos físicos, que é o que o modelo de torção tenta fazer", diz ele.

Se o QPO está lá, no entanto, Middleton acha que é razoável que ele venha do jato. Ele já defendeu que os QPOs em torno de muitos buracos negros supermassivos originam-se não no disco, mas no gás quente emissor de raios-X que paira acima do disco interno, chamado de coroa. "Acredita-se que a coroa siga para o jato", explica Middleton, "e há várias maneiras pelas quais o sinal de QPO pode entrar nas bandas onde o jato é brilhante."

Fonte: skyandtelescope.org