Esses jatos podem atravessar milhares ou até milhões de anos-luz, transportando energia para muito além da região onde o buraco negro está localizado. Um novo estudo indica que buracos negros de tamanhos muito diferentes podem seguir uma mesma regra para produzir essas estruturas.
Como os jatos são formados.
Os jatos não surgem de dentro do horizonte de eventos, de onde nada pode escapar. Eles se originam na região externa do buraco negro, principalmente no chamado disco de acreção.
Esse disco é formado por gás, poeira e plasma girando em alta velocidade ao redor do buraco negro. O material é comprimido e aquecido a temperaturas extremas antes de ser capturado.
A intensa rotação do sistema produz campos magnéticos muito fortes. Esses campos podem organizar e direcionar partículas para os polos do buraco negro, formando dois jatos opostos.
As partículas são aceleradas a velocidades próximas à da luz e emitem radiação que pode ser observada em ondas de rádio, luz visível, raios X e raios gama.
A taxa crítica de alimentação.
O estudo, publicado na revista Nature Astronomy, analisou eventos em que buracos negros supermassivos destroem estrelas que passaram perto demais. Esse processo é conhecido como evento de perturbação de maré.
A gravidade do buraco negro estica e despedaça a estrela. Parte do material é atraída para o disco de acreção, enquanto outra parte pode ser expelida em fluxos de matéria e energia.
Os pesquisadores examinaram 20 desses eventos e conseguiram analisar com maior segurança dez deles. O resultado mostrou duas fases principais de lançamento de jatos:
•Uma fase inicial, quando o buraco negro recebe matéria em quantidade extremamente elevada.
•Uma fase posterior, quando a taxa de alimentação cai para aproximadamente 2% do limite de Eddington.
O limite de Eddington é uma referência usada pelos astrônomos para comparar a força da gravidade, que atrai a matéria, com a pressão da radiação, que tende a expulsá-la.
A mesma física em objetos de massas diferentes.
A principal descoberta é que essa taxa de aproximadamente 2% também aparece em buracos negros menores, com algumas vezes a massa do Sol.
Isso significa que buracos negros estelares e buracos negros supermassivos — que podem ter milhões ou bilhões de massas solares — parecem ativar seus jatos em uma proporção semelhante de alimentação.
A conclusão sugere que o mecanismo de formação dos jatos pode ser independente da massa do buraco negro. O fator mais importante seria o estado do material que está sendo capturado.
Essa é uma pista importante para compreender como funcionam os buracos negros em diferentes ambientes do Universo.
Buracos negros que influenciam galáxias inteiras.
Embora tenham origem em uma região relativamente pequena, os jatos podem afetar áreas imensas.
Ao atravessar uma galáxia, eles podem aquecer o gás interestelar e dificultar o nascimento de novas estrelas. Em outras situações, a compressão causada pelo jato pode estimular o colapso de nuvens de gás e favorecer a formação estelar.
Por isso, os buracos negros supermassivos não são apenas habitantes passivos do centro das galáxias. Eles podem influenciar a quantidade de estrelas que se formam, a distribuição do gás e a evolução de sua galáxia hospedeira.
Os jatos também podem atingir galáxias vizinhas. Observações da NASA já registraram sistemas em que um jato produzido por um buraco negro parece atingir diretamente outra galáxia, liberando radiação e partículas de alta energia.
Como os astrônomos fizeram a descoberta
Buracos negros supermassivos normalmente mudam muito lentamente. Suas transformações podem levar milhares de anos, o que torna difícil observar uma mudança completa durante uma vida humana.
Os eventos de perturbação de maré resolvem parte desse problema. Quando uma estrela é destruída, o processo de alimentação do buraco negro pode ser acompanhado ao longo de meses ou anos.
Os cientistas combinaram observações ópticas, ultravioleta, raios X e ondas de rádio. Dessa forma, foi possível acompanhar tanto a quantidade de matéria capturada quanto o momento em que os jatos começaram a aparecer.
Esse tipo de observação permite estudar, em poucos anos, processos que normalmente seriam lentos demais para serem acompanhados diretamente.
Existe algum risco para a Terra?
Não há nenhum buraco negro conhecido próximo do Sistema Solar emitindo um jato em nossa direção.
Entretanto, em escala galáctica, esses jatos são fenômenos extremamente energéticos. Um planeta localizado diretamente em sua trajetória poderia sofrer alterações significativas em sua atmosfera por causa da radiação e das partículas aceleradas.
A distância, porém, é um fator essencial. Os sistemas observados pelos astrônomos estão muito longe da Terra, e seus jatos não representam uma ameaça ao nosso planeta.
Uma nova compreensão sobre os buracos negros.
A pesquisa reforça a ideia de que os buracos negros, independentemente de seu tamanho, podem obedecer a princípios físicos semelhantes.
A taxa crítica de aproximadamente 2% do limite de Eddington parece marcar uma transição importante: quando o ritmo de alimentação diminui até esse ponto, as condições do disco de acreção e dos campos magnéticos favorecem o lançamento de jatos.
Com novas observações, os astrônomos poderão verificar se esse padrão também se aplica a outras classes de buracos negros e compreender melhor como esses objetos moldam suas galáxias.
Conclusão
Os jatos relativísticos são uma das manifestações mais poderosas dos buracos negros. Eles mostram que esses objetos não apenas capturam matéria, mas também podem redistribuir energia em escalas galácticas.
A descoberta de uma regra comum para buracos negros pequenos e supermassivos representa um avanço importante na astrofísica. Ela indica que, apesar da enorme diferença de tamanho, esses objetos podem funcionar de maneira surpreendentemente semelhante.
Fontes: Nature Astronomy · Curtin, University/ICRAR · NASA — Chandra e Hubble
