Observação inédita de jatos torcidos emitidos por um casal de buracos negros supermassivos

 Astrônomos observaram dois buracos negros supermassivos girando um em torno do outro em uma intensa valsa cósmica, revelada por jatos de matéria que apresentam torções surpreendentes. A equipe usou o Telescópio Event Horizon para capturar imagens que demonstram estruturas helicoidais inéditas dentro dessas ejeções.

Imagens do jato torcido de matéria OJ287 irrompendo de um buraco negro distante visto pelo EHT. Crédito: EHT Collaboration / E. Traianou 

O quasar OJ287, localizado a cerca de 1,6 bilhão de anos-luz, provavelmente abriga um par de buracos negros supermassivos. Durante uma campanha de observação em abril de 2017, a rede de telescópios permitiu distinguir duas ondas de choque distintas se propagando a velocidades diferentes no jato.

O Telescópio Event Horizon, famoso por suas imagens pioneiras de buracos negros como M87* e Sagittarius A*, demonstra assim sua utilidade além da simples imageamento. Segundo os pesquisadores, este instrumento permite avançar na física dos jatos, diferenciando os efeitos geométricos dos processos físicos reais. Esta metodologia permite uma comparação mais precisa entre os modelos teóricos e os dados observados.

Um diagrama mostrando a estrutura helicoidal das instabilidades no jato de OJ287. Crédito: EHT Collaboration / E. Traianou

Além disso, as observações destacaram instabilidades de Kelvin-Helmholtz. Estas são causadas pela grande diferença de velocidade entre o jato, que viaja quase à velocidade da luz, e a matéria circundante muito mais lenta. Essas instabilidades geram estruturas em hélice, produzindo uma polarização que flutua. Três componentes polarizadas distintas, apresentando rotações opostas, foram identificadas.

Esses resultados questionam os modelos de precessão simples apresentados até agora para explicar a morfologia do jato. Os movimentos que foram registrados indicam que a energia cinética das partículas supera a energia magnética nas regiões internas.

A equipe publicou seu trabalho na revista Astronomy & Astrophysics, oferecendo uma visão detalhada das interações entre instabilidades, ondas de choque e campos magnéticos.

Uma animação mostrando como a polarização do jato de OJ287 mudou ao longo do tempo. Crédito: EHT/E. Traianou Collaboration.

As instabilidades de Kelvin-Helmholtz

As instabilidades de Kelvin-Helmholtz ocorrem quando dois fluidos de velocidades distintas se encontram, gerando ondas e turbulências em sua interface. Para os jatos astrofísicos, a matéria ejetada a velocidades relativas próximas à da luz encontra um meio circundante muito mais lento, o que produz essas instabilidades. Elas se materializam por deformações, visíveis nas estruturas observadas pelos telescópios. 

Elas desempenham um papel importante na dinâmica dos jatos, pois podem amplificar as emissões luminosas e modificar a trajetória da matéria. Ao comprimir os campos magnéticos, elas tornam certas áreas mais brilhantes, ajudando assim os astrônomos a mapear suas propriedades.

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