Jatos de raios X com uma potência excepcional foram detectados emanando de dois buracos negros supermassivos. Estas estruturas cósmicas remontam a uma época em que o Universo ainda era jovem.
Estas descobertas, realizadas graças às observações do telescópio espacial
Chandra e da rede de radiotelescópios
VLA, revelam jatos que se estendem por quase 300.000 anos-luz. Eles provêm de quasares localizados a mais de 11 bilhões de anos-luz da Terra, testemunhando uma atividade intensa durante os primeiros tempos do Universo.
Um jato poderoso emanando do buraco negro supermassivo no centro da galáxia Cen A.
Crédito: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger et al; Processamento de Imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk;
Os pesquisadores conseguiram observar estes jatos quando o Universo tinha apenas 3 bilhões de anos. Este período foi marcado por um rápido crescimento das galáxias e dos seus buracos negros centrais. Os jatos oferecem um vislumbre único das condições que prevaleciam nesta época.
O estudo sugere que estes jatos são visíveis graças à interação dos elétrons que contêm com os fótons da radiação cósmica de fundo, a luz fóssil do Big Bang. Esta colisão acelera os fótons até transformá-los em raios X, detectáveis pelos nossos instrumentos. Este mecanismo explica por que estas estruturas permanecem observáveis apesar da sua distância.
As análises revelam que as partículas nestes jatos viajam a velocidades próximas à da luz. A energia liberada é comparável à produzida por 10 trilhões de sóis, um número que ilustra a extrema violência destes fenômenos.
Estas observações permitem aos astrônomos entender melhor a influência dos buracos negros supermassivos na evolução das galáxias. Os jatos, ao interagirem com o seu ambiente, desempenham um papel fundamental na regulação da formação estelar e na distribuição da matéria no Universo jovem.
Imagem em raios X do quasar J1610+1811, mostrando um jato que se estende por distâncias cósmicas.
Crédito: X-ray: NASA/CXC/CfA/J. Maithil et al.; Ilustração: NASA/CXC/SAO/M. Weiss; Processamento de Imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk Como os jatos de buracos negros interagem com a radiação cósmica de fundo?
Os jatos emitidos por buracos negros supermassivos contêm elétrons que se movem a velocidades próximas à da luz. Quando estes elétrons colidem com os fótons da radiação cósmica de fundo, transferem parte da sua energia.
Este processo, conhecido como espalhamento Compton inverso, transfere energia aos fótons até formar raios X. Isto torna os jatos visíveis a distâncias cósmicas.
A radiação cósmica de fundo, vestígio do Big Bang, era mais densa no Universo jovem. Esta densidade aumentada facilitava as interações com as partículas dos jatos, ampliando assim a sua visibilidade.
Esta descoberta abre novas perspectivas para estudar as condições físicas que prevaleciam no Universo primordial, graças à observação destas interações.
Qual é o impacto dos buracos negros supermassivos na evolução das galáxias?
Os buracos negros supermassivos, ao emitirem jatos de partículas energéticas, influenciam profundamente a sua galáxia hospedeira. Estes jatos podem aquecer o gás circundante, impedindo a formação de novas estrelas.
Em alguns casos, também podem comprimir o gás, desencadeando, ao contrário, uma explosão de formação estelar. Este duplo papel ilustra a complexidade dos mecanismos que regem a evolução das galáxias.
As observações de jatos antigos permitem traçar a história destas interações. Elas revelam como os buracos negros moldaram as galáxias ao longo de bilhões de anos.
Compreender estes processos é essencial para reconstituir a história do Universo e prever a sua evolução futura.
Fonte: The Astrophysical Journal