Astrônomos viram uma assinatura reveladora de ondas de choque disparando ao longo de um jato
Pela primeira vez, os astrônomos observaram como certos buracos negros supermassivos lançam jatos de partículas de alta energia no espaço – e o processo é chocante.
Ondas de choque se propagando ao longo do jato de um desses campos magnéticos de contorção de blazar que aceleram as partículas que escapam até quase a velocidade da luz, relatam os astrônomos em 23 de novembro na Nature. Estudar essa aceleração extrema pode ajudar a investigar questões fundamentais da física que não podem ser estudadas de outra maneira.
Os blazares são buracos negros ativos que disparam jatos de partículas de alta energia em direção à Terra, fazendo com que pareçam pontos brilhantes a milhões ou mesmo bilhões de anos-luz de distância . Os astrônomos sabiam que as velocidades extremas dos jatos e os feixes de colunas estreitas tinham algo a ver com a forma dos campos magnéticos ao redor dos buracos negros, mas os detalhes eram confusos.
Entre no Imaging X-Ray Polarimetry Explorer, ou IXPE, um telescópio orbital lançado em dezembro de 2021. Sua missão é medir a polarização dos raios X, ou como a luz dos raios X é orientada à medida que viaja pelo espaço. Enquanto observações anteriores de blazar de ondas de rádio polarizadas e luz óptica sondaram partes de jatos dias a anos depois de terem sido acelerados, os raios X polarizados podem ver o núcleo ativo de um blazar .
“Em raios-X, você está realmente olhando para o coração da aceleração das partículas”, diz o astrofísico Yannis Liodakis, da Universidade de Turku, na Finlândia. “Você está realmente olhando para a região onde tudo acontece.”
Em março de 2022, o IPXE observou um blazar especialmente brilhante chamado Markarian 501, localizado a cerca de 450 milhões de anos-luz da Terra.
Liodakis e colegas tiveram duas ideias principais sobre como os campos magnéticos podem acelerar o jato do Markarian 501. As partículas podem ser impulsionadas pela reconexão magnética, onde as linhas do campo magnético se quebram, reformam e se conectam com outras linhas próximas. O mesmo processo acelera o plasma no sol . Se esse fosse o motor de aceleração de partículas, a polarização da luz deveria ser a mesma ao longo do jato em todos os comprimentos de onda, das ondas de rádio aos raios X.
Outra opção é uma onda de choque atirando partículas no jato. No local do choque, os campos magnéticos mudam repentinamente de turbulentos para ordenados. Esse interruptor poderia enviar partículas para longe, como água através do bocal de uma mangueira. À medida que as partículas deixam o local do choque, a turbulência deve assumir novamente. Se um choque foi responsável pela aceleração, os raios X de comprimento de onda curto devem ser mais polarizados do que a luz óptica e de rádio de comprimento de onda mais longo, conforme medido por outros telescópios.
Foi exatamente isso que os pesquisadores viram, diz Liodakis. “Tivemos um resultado claro”, diz ele, que favorece a explicação da onda de choque.
Ainda há trabalho a ser feito para descobrir os detalhes de como as partículas fluem, diz o astrofísico James Webb, da Universidade Internacional da Flórida, em Miami. Por um lado, não está claro o que produziria o choque. Mas “este é um passo na direção certa”, diz ele. “É como abrir uma nova janela e olhar para o objeto de novo, e agora vemos coisas que não tínhamos visto antes. É muito emocionante.”
Publicado em 28/11/2022 07h46
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