Com o auxílio do Event Horizon Telescope (EHT), os astrónomos capturaram as observações mais detalhadas de um sistema binário de buracos negros supermassivos, localizado a 1,6 mil milhões de anos-luz de distância, no quasar OJ287. O estudo revela um comportamento nunca antes visto nos jatos emitidos por estes gigantes cósmicos, proporcionando uma nova janela para a complexa física que governa estes ambientes extremos.
Jatos torcidos e dinâmica de ondas de choque
O EHT, famoso por obter imagens dos primeiros buracos negros (M87 em 2019 e Sagitário A em 2022), voltou agora o seu foco para a compreensão dos jatos de buracos negros – poderosos fluxos de energia e partículas ejetadas a uma velocidade próxima da da luz. As observações do OJ287 revelaram duas ondas de choque percorrendo o jato em velocidades diferentes. A principal descoberta: estes choques interagem com instabilidades nos campos magnéticos circundantes, criando um jato retorcido e altamente estruturado, diferente de tudo o que foi observado anteriormente.
Isto é significativo porque os jatos não são apenas explosões aleatórias; sua estrutura contém pistas sobre o comportamento do buraco negro e a física ao seu redor. A forma torcida observada, combinada com variações na polarização, confirma que o jato é permeado por um campo magnético helicoidal – uma propriedade fundamental que foi teorizada, mas nunca visualizada diretamente até agora.
Mudanças rápidas e movimentos inesperados
A equipe capturou imagens do OJ287 com apenas cinco dias de intervalo em abril de 2017, revelando mudanças substanciais na estrutura e na polarização do jato. Este é o intervalo de tempo mais curto que tais mudanças foram observadas, oferecendo uma visão sem precedentes de como estes sistemas evoluem. As mudanças observadas não se alinham com os modelos existentes baseados na precessão dos jatos, sugerindo que os choques e as instabilidades desempenham um papel mais crítico do que se entendia anteriormente.
Os dados implicam que a energia cinética domina a energia magnética nas regiões internas do jato, provocando instabilidades de Kelvin-Helmholtz – vórtices que torcem e distorcem o fluxo do jato. Isto explica o movimento não balístico observado das partículas dentro do jato, o que significa que elas não se movem em linhas retas como esperado por modelos mais simples. Em vez disso, seguem um caminho caótico, mas previsível, moldado por campos magnéticos e choques.
Um Laboratório Único para Física de Buracos Negros
OJ287 é um sistema ideal para estas observações porque os seus buracos negros supermassivos entram em erupção periodicamente em explosões violentas. Isto o torna um laboratório natural para estudar a dinâmica dos buracos negros. As descobertas do EHT confirmam que os choques interagem com as instabilidades, iluminando a estrutura helicoidal do campo magnético e gerando as oscilações de polarização observadas.
“Essas rotações em direções opostas são a prova definitiva”, disse o líder da equipe de pesquisa, José L. Gómez. “Quando os componentes da onda de choque interagem com a instabilidade Kelvin-Helmholtz, eles iluminam diferentes fases da estrutura helicoidal do campo magnético, produzindo as oscilações de polarização que observamos”.
O estudo destaca a capacidade crescente do EHT de ir além da imagem e entrar no domínio da análise física detalhada. Confirma que dados de alta resolução podem visualizar instabilidades de jatos, choques e campos magnéticos em ação – solidificando a nossa compreensão destes fenómenos poderosos.
Estas novas observações irão refinar modelos teóricos de jatos de buracos negros, oferecendo informações sobre como a energia é libertada destes motores cósmicos e como as galáxias evoluem.
