Novas imagens impressionantes mostram como os buracos negros produzem jatos tremendamente brilhantes, com milhões de anos-luz de duração que podem ser vistos em vastas distâncias cósmicas. As imagens foram produzidas por uma simulação em computador e podem ajudar a resolver um mistério duradouro sobre como os jatos se formam, disseram os pesquisadores por trás das imagens.
Apesar do apelido, os buracos negros nem sempre são negros. Como um buraco negro consome um objeto, gás e poeira giram em torno da boca do gigante gravitacional, e o atrito pode aquecer o material nas bordas a temperaturas abrasadoras. Esse processo violento cria feixes semelhantes a faróis de partículas carregadas que viajam para fora quase à velocidade da luz, emitindo radiação que pode brilhar mais do que uma galáxia inteira.
"Eles são como raios laser que perfuram o universo e nos permitem ver buracos negros cuja emissão seria muito fraca para ser detectável", disse Alexander Tchekhovskoy, astrofísico computacional da Northwestern University em Evanston, Illinois, à Live Science.
Mas os mecanismos complexos por trás desses jatos permanecem pouco compreendidos. Uma percepção potencial do problema vem do fato de o material em torno de um buraco negro ser transformado em plasma, um estado de matéria magnetizada incrivelmente quente, mas difusa. Há muito que os físicos suspeitam que os campos magnéticos distorcidos interagem de alguma forma com o tecido curvo do espaço-tempo em torno de um buraco negro em rotação para dar origem aos jatos.
Usando modelos de computador altamente detalhados, Kyle Parfrey, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e seus colegas foram capazes de simular como as partículas carregadas perto da borda de um buraco negro dão origem a campos magnéticos torcidos e rotativos, como relataram os pesquisadores em 23 de janeiro na revista Physical Review Letters. Os cientistas também incorporaram informações da teoria da relatividade de Albert Einstein para modelar pares dessas partículas que voam em órbitas especiais. Essas órbitas são ajustadas da maneira certa, de modo que, se uma das partículas de uma dupla cair no buraco negro, seu parceiro diminuirá o zoom a uma velocidade ultra-rápida, impulsionando-se usando a energia roubada do próprio buraco negro.
Qualquer objeto, mesmo um saco de lixo, poderia ser atirado de uma nave espacial para uma dessas órbitas, e isso daria ao navio um poderoso impulso de energia, disse Tchekhovskoy, que não estava envolvido no trabalho.
Os novos métodos computacionais ajudarão os pesquisadores a estudar melhor as regiões de intensa corrente elétrica perto da borda de um buraco negro, que podem estar relacionadas aos raios X e raios gama vistos nos jatos, disse Parfrey à Live Science. Em seguida, a equipe deseja modelar de forma mais realista o processo de geração dos pares de partículas carregadas. Isso permitirá que os astrônomos façam melhores previsões sobre as propriedades de um jato, disse Parfrey.
As descobertas também ajudarão os cientistas a interpretar os resultados de dois empreendimentos, o Event Horizon Telescope e o GRAVITY, atualmente com o objetivo de fotografar a sombra projetada no material circundante pelo buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea, disse Parfrey.
