A cerca de 15.000 anos-luz de distância, um buraco negro ativo parece estar periodicamente iluminando uma nuvem de gás normal com raios gama. Mas há um problema. A nuvem de gás está a cerca de 100 anos-luz do buraco negro – e exatamente como a nuvem está pulsando no tempo com ela é um mistério.
É improvável, acreditam os astrofísicos, que as pulsações sejam geradas diretamente pelos jatos de plasma emitidos por buracos negros ativos. Mas é possível que o buraco negro esteja de alguma forma emitindo raios cósmicos de uma maneira que ilumine a nuvem de gás.
“Este resultado desafia interpretações óbvias e é inesperado de modelos teóricos publicados anteriormente”, disse o astrofísico Jian Li do Deutsches Elektronen-Synchrotron na Alemanha.
“Isso nos dá a chance de desvendar o transporte de partículas do SS 433 e de sondar a estrutura do campo magnético em sua vizinhança.”
SS 433 é o sistema de buraco negro, de um tipo conhecido como microquasar. Consiste, obviamente, no buraco negro – um sujeito relativamente inquieto, pesando de 10 a 20 vezes a massa do sol. Seu companheiro binário é uma supergigante de sequência principal, com cerca de 30 vezes a massa do Sol.
Os dois estão presos em uma órbita muito próxima, apenas um fio de cabelo ao longo de 13 dias, de modo que o buraco negro está sugando um fluxo constante de material de seu companheiro estelar, enrolando-se em torno dele como água em um ralo. Ao fazer isso, o material brilha, como uma minversão de um quasar.
Mas nem todo o material é sugado. Parte dele é canalizado para longe da borda interna do disco de acreção ao redor do buraco negro – não temos certeza de como, mas os cientistas pensam que é ao longo das linhas do campo magnético.
Este material é então enviado para longe – presumivelmente – dos pólos do buraco negro em jatos de plasma que podem se aproximar de porcentagens significativas da velocidade da luz.
Além disso, o buraco negro em SS 433 está balançando, como um pião, em seu eixo de rotação. Essa oscilação é chamada de precessão rotacional e significa que os jatos, em vez de disparar em linha reta, espiralam no espaço, como pode ser visto no vídeo abaixo de outro microquasar em precessão, o V404 Cygni.
V404 Cygni Black Hole Animation from ICRAR on Vimeo.
Observando o SS 433 por uma década, Li e sua equipe foram capazes de determinar que a precessão do buraco negro tem uma periodicidade de pouco mais de 162 dias, com o jato perdendo sua forma espiral e relaxando em um cone após alguns ciclos. E a nuvem de gás pulsa com radiação gama nas mesmas escalas de tempo.
Este pode parecer um caso aberto e fechado, mas há um grande problema. A nuvem não está realmente dentro do cone de jato extrapolado.
“Encontrar uma conexão tão inequívoca por tempo, cerca de 100 anos-luz de distância do micro quasar, nem mesmo ao longo da direção dos jatos é tão inesperado quanto [é] incrível”, disse Li. “Mas como o buraco negro pode impulsionar o batimento cardíaco da nuvem de gás não está claro para nós.”
Pode ser pouco claro, mas isso não significa que não haja explicações potenciais. É possível que os raios cósmicos – prótons de alta energia que viajam quase na velocidade da luz – estejam sendo produzidos pelo buraco negro, seja nas extremidades dos jatos, seja a partir de seu equador.
No final dos jatos, ou próximo ao buraco negro, as partículas subatômicas dos raios cósmicos poderiam ser ejetadas em direção à nuvem. Ao atingi-lo, o impacto poderia produzir raios gama, conforme descrito em um artigo teórico de 2005.
Ou é possível que os raios cósmicos se originem da borda do disco de acreção.
“Energeticamente, a saída do disco pode ser tão poderosa quanto a dos jatos e acredita-se que faça precessão em solidariedade com o resto do sistema”, explicou o astrofísico Diego Torres, do Instituto de Ciências Espaciais da Espanha.
Esses raios cósmicos teriam que ser emitidos a uma taxa suficiente para produzir a emissão de raios gama observada. Isso, disseram os pesquisadores, é difícil de conciliar com nossa compreensão atual do ambiente de origem.
Portanto, há muito mais trabalho a ser feito para entender o sistema – e como ele está iluminando uma nuvem de gás a 100 anos-luz de distância.
“SS 433 continua a surpreender observadores em todas as frequências e teóricos”, escreveram os pesquisadores, “e certamente fornecerá um teste para nossas idéias sobre a produção e propagação de raios cósmicos perto de microquasares por muitos anos.”
Publicado em 18/08/2020 20h56
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