James Webb captura o jato gêmeo do buraco negro na galáxia M87

Por mais de um século, astrônomos têm observado o jato luminoso de material escapando do coração da gigantesca galáxia elíptica M87. O Telescópio Espacial James Webb agora forneceu a visão infravermelha mais nítida já obtida desse fenômeno.

O telescópio James Webb revela o jato de M87 (rosa) estendendo-se contra um fundo roxo, com nós, torções e até mesmo um tênue contrajato emanando do buraco negro galáctico. Crédito: Jan Röder, Maciek Wielgus et al., Astronomy & Astrophysics (2025) 

Esta observação revela detalhes nunca antes vistos do jato impulsionado pelo buraco negro central, incluindo a detecção de seu gêmeo elusivo se estendendo na direção oposta. A imagem capturada mostra uma faixa rosa luminosa se desdobrando contra um fundo roxo nebuloso, com nós brilhantes marcando áreas onde as partículas atingem velocidades próximas à da luz .

Pela primeira vez em luz infravermelha, o Webb capturou o contrajato localizado a cerca de 6.000 anos-luz do buraco negro. Essa estrutura parece extremamente tênue e difícil de detectar porque se afasta de nós a uma velocidade próxima à da luz, tornando sua radiação mais discreta. A galáxia M87, a 55 milhões de anos-luz de distância e descoberta por Charles Messier no século XVIII, abriga em seu centro o buraco negro supermassivo M87*, que ficou famoso em 2019 por sua primeira "fotografia" direta.

A equipe de pesquisa liderada por Jan Röder usou o instrumento NIRCam do telescópio Webb para obter imagens do jato em quatro faixas infravermelhas diferentes. Ao subtrair meticulosamente a luz estelar, a poeira e as galáxias de fundo, os cientistas obtiveram o retrato infravermelho mais detalhado já feito do fluxo de M87. Próximo ao núcleo galáctico, o jato adota uma forma helicoidal com estruturas complexas que revelam a dinâmica das partículas.

Os novos dados confirmam que o jato brilha graças à radiação síncrotron, um tipo de luz emitida por partículas carregadas em espiral em campos magnéticos. Ao analisar as sutis variações de cor em diferentes faixas do infravermelho, a equipe conseguiu rastrear como as partículas aceleram, esfriam e se torcem ao longo do jato. Essas observações oferecem insights valiosos sobre os processos físicos extremos que ocorrem perto de buracos negros supermassivos.

Esses jatos cósmicos são laboratórios naturais para estudar a física dos ambientes mais extremos do universo. Alimentados pela energia de buracos negros supermassivos, eles podem acelerar partículas a energias muito além daquelas que podemos produzir na Terra. A compreensão desses fenômenos ajuda os astrônomos a desvendar os mistérios de como os buracos negros influenciam suas galáxias hospedeiras e a distribuição de matéria no espaço intergaláctico.

Radiação síncrotron

A radiação síncrotron é um tipo especial de luz emitida quando partículas carregadas, como elétrons, se movem a velocidades relativísticas em um campo magnético. Ao contrário da luz térmica produzida pelo calor, essa radiação resulta da aceleração de partículas que seguem trajetórias curvas sob a influência de forças magnéticas. 

Esse fenômeno ocorre naturalmente no espaço ao redor de objetos astrofísicos extremos, como buracos negros, mas também é reproduzido na Terra em instalações especializadas chamadas síncrotrons. Esses grandes instrumentos científicos permitem que pesquisadores estudem a estrutura da matéria em nível atômico e molecular usando essa radiação intensa.

No caso do jato M87, a radiação síncrotron permite que astrônomos mapeiem a estrutura dos campos magnéticos e entendam como a energia é transferida do buraco negro para o jato. A cor e a intensidade dessa luz fornecem informações sobre a velocidade das partículas e a força dos campos magnéticos presentes.

O estudo dessa radiação em diferentes faixas espectrais, do infravermelho aos raios X, oferece uma visão completa dos processos de aceleração de partículas no Universo, revelando detalhes impossíveis de serem observados com outros métodos.

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