Explorando o mecanismo de carregamento de plasma de jatos de rádio lançados a partir de buracos negros

 Crédito: Universidade de Tohoku

Galáxias, incluindo nossa Via Láctea, hospedam buracos negros supermassivos em seus centros e suas massas são milhões a bilhões de vezes maiores que o sol. Alguns buracos negros supermassivos lançam fluxos de plasma em movimento rápido que emitem fortes sinais de rádio, conhecidos como jatos de rádio.

Jatos de rádio foram descobertos pela primeira vez na década de 1970. Mas muito permanece desconhecido sobre como eles são produzidos, especialmente sua fonte de energia e mecanismo de carregamento de plasma.

Recentemente, o Event Horizon Telescope Collaboration descobriu imagens de rádio de um buraco negro próximo no centro da gigante galáxia elíptica M87. A observação apoiou a teoria de que a rotação do buraco negro alimenta jatos de rádio, mas pouco fez para esclarecer o mecanismo de carregamento de plasma.

Agora, uma equipe de pesquisa, liderada por astrofísicos da Universidade de Tohoku, propôs um cenário promissor que esclarece o mecanismo de carregamento de plasma em jatos de rádio.

Estudos recentes afirmaram que os buracos negros são altamente magnetizados porque o plasma magnetizado dentro das galáxias carrega campos magnéticos para dentro do buraco negro. Então, a energia magnética vizinha libera transitoriamente sua energia através da reconexão magnética, energizando o plasma ao redor do buraco negro. Esta reconexão magnética fornece a fonte de energia para as explosões solares.

Plasmas em erupções solares emitem raios ultravioleta e X; enquanto a reconexão magnética ao redor do buraco negro pode causar emissão de raios gama, já que a energia liberada por partícula de plasma é muito maior do que a de uma explosão solar.

O cenário atual propõe que os raios gama emitidos interagem entre si e produzem copiosos pares elétron-pósitron, que são carregados nos jatos de rádio.

Isso explica a grande quantidade de plasma observada em jatos de rádio, consistente com as observações do M87. Além disso, o cenário observa que a intensidade do sinal de rádio varia de buraco negro para buraco negro. Por exemplo, jatos de rádio em torno de Sgr A* – o buraco negro supermassivo em nossa Via Láctea – são muito fracos e indetectáveis pelas atuais instalações de rádio.

Além disso, o cenário prevê a emissão de raios-X de curto prazo quando o plasma é carregado em jatos de rádio. Esses sinais de raios-X são perdidos com os detectores de raios-X atuais, mas são observáveis por detectores de raios-X planejados.

“Neste cenário, a futura astronomia de raios X será capaz de desvendar o mecanismo de carregamento de plasma em jatos de rádio, um mistério de longa data dos buracos negros”, diz Shigeo Kimura, principal autor do estudo.

Fonte: phys.org