Do que são feitos os jatos de um buraco negro supermassivo?

Do que exatamente são feitos os jatos M87* e de outros buracos negros supermassivos?

O buraco negro no centro da galáxia elíptica M87 está disparando um jato de plasma de anos-luz de comprimento. Este jato se estende por cerca de 5.000 anos-luz em comprimentos de onda ópticos (foto aqui) e até 100.000 anos-luz em observações de rádio. NASA, ESA e a Equipa do Património do Hubble (STScI/AURA); Agradecimento: P. Cote (Instituto Herzberg de Astrofísica) e E. Baltz (Universidade de Stanford)

Cerca de um século atrás, os astrônomos notaram pela primeira vez o que parecia ser um raio de luz disparando para longe do centro de M87, uma galáxia elíptica a cerca de 54 milhões de anos-luz de distância. Agora sabemos que este jato, que se estende por milhares de anos-luz além da galáxia, foi gerado pelo buraco negro supermassivo no centro, conhecido como M87*.

O material no jato é o plasma, que é composto de átomos que foram aquecidos tanto que seus elétrons são arrancados, criando uma mistura de átomos carregados positivamente (ou íons) e esses elétrons removidos. Em particular, os elétrons em espiral ao longo dos campos magnéticos torcidos dentro do jato criam o brilho azulado que observamos na luz visível. (Esse processo é chamado de radiação síncrotron.) Os jatos também contêm fótons e neutrinos. 

As partículas nos jatos podem ser aceleradas a quase a velocidade da luz e não são necessariamente emitidas em um fluxo constante. Em M87 e outras galáxias, os astrônomos notaram nós brilhantes ou aglomerados de material nos jatos, que se movem para fora ao longo do tempo.

Se você está se perguntando de onde esse plasma veio em primeiro lugar – afinal, como costumamos dizer, nada pode escapar de um buraco negro – você precisa olhar para a região diretamente ao redor do buraco negro. À medida que o gás e a poeira são puxados em direção ao buraco negro pela gravidade, ele forma uma grande estrutura em redemoinho chamada disco de acreção. 

O material em queda se move do disco externo em direção ao horizonte de eventos, o ponto de não retorno, e desaparece no buraco negro. Mas nem todo o material do disco de acreção chega ao buraco negro. Alguns são expulsos antes que possam chegar ao horizonte de eventos; é isso que alimenta o jato.

Os astrônomos não sabem exatamente como o material é canalizado para o jato, embora a teoria predominante diga que pode ser devido a poderosos campos magnéticos ao redor do buraco negro. Alternativamente, talvez a energia rotacional do próprio buraco negro alimente os jatos, ou pelo menos contribua para o processo. 

O que sabemos é que esses jatos atuam como os aceleradores de partículas mais poderosos do universo conhecido, e elétrons e núcleos atômicos podem ser disparados para fora com energias extremamente altas, tornando-se os raios cósmicos que atravessam o espaço.

Fonte: Astronomy.com