Os buracos negros estelares, esses monstros cósmicos resultantes do colapso de estrelas massivas, desempenham um papel fundamental na dinâmica das galáxias. Um estudo recente do Japão revela os mecanismos por trás de seus poderosos jatos de plasma.
Esses jatos, observados há mais de um século, permaneciam enigmáticos até que uma equipe internacional, liderada pelo professor Kazutaka Yamaoka, decifrou sua formação. Publicados na
Publications of the Astronomical Society of Japan, seus trabalhos mostram que esses fenômenos ocorrem quando o disco de acreção ao redor do buraco negro se contrai abruptamente.
A borda interna do disco de gás se aproxima rapidamente da órbita estável circular mais próxima (ISCO) perto do buraco negro estelar, desencadeando a erupção de um jato de plasma. O jato continua até que a borda interna pare de se mover.
Crédito: T. Kawaguchi (University of Toyama) & K. Yamaoka (Nagoya University) O estudo concentrou-se em um sistema binário composto por um buraco negro e uma estrela semelhante ao Sol. Os pesquisadores analisaram dados em raios X e rádio, revelando que os jatos aparecem quando o raio interno do disco atinge o ISCO, a órbita estável circular mais próxima. Essa descoberta contradiz os modelos teóricos que assumiam condições estáticas.
Os jatos influenciam a formação estelar e distribuem energia pelo Universo. Sua compreensão abre novas perspectivas sobre a evolução das galáxias e a física dos buracos negros. Os pesquisadores agora planejam aplicar esses resultados aos buracos negros supermassivos.
A borda interna do disco de gás se aproxima rapidamente do ISCO perto do buraco negro estelar, desencadeando a erupção de um jato de plasma. O jato cessa quando o movimento da borda interna para.
Crédito: T. Kawaguchi (University of Toyama) & K. Yamaoka (Nagoya University)
Esta pesquisa destaca a importância das condições dinâmicas na formação dos jatos. As mudanças observadas nos raios X, com um aumento dos raios X moles, estão diretamente ligadas ao movimento do disco de acreção. Essas observações agora permitem prever com maior precisão o surgimento dos jatos.
O professor Yamaoka ressalta que esses mecanismos podem ser universais, aplicando-se tanto a buracos negros estelares quanto aos supermassivos. No entanto, o estudo destes últimos apresenta desafios adicionais devido à sua evolução mais lenta e à dificuldade de medir suas estruturas internas.
O que é um disco de acreção?
Um disco de acreção é uma estrutura formada por matéria em órbita ao redor de um objeto central massivo, como um buraco negro. Essa matéria, principalmente gás e poeira, é atraída pela gravidade do objeto central e se acumula em um disco fino e quente.
O disco de acreção é o local de fenômenos físicos extremos, onde a matéria pode atingir temperaturas de vários milhões de graus. Esse calor intenso provoca a emissão de raios X, que podem ser detectados da Terra.
A dinâmica do disco de acreção é crucial para entender como os buracos negros crescem e como podem ejetar jatos de matéria. A rotação diferencial do disco, onde as partes internas giram mais rápido que as externas, gera atritos que aquecem a matéria.
O estudo dos discos de acreção também permite testar as teorias da relatividade geral de Einstein, especialmente em ambientes de gravidade extrema próximos aos buracos negros.
Por que os jatos de plasma são importantes?
Os jatos de plasma ejetados por buracos negros estão entre os fenômenos mais energéticos do Universo. Eles podem se estender por milhares de anos-luz e influenciar a formação de estrelas nas galáxias.
Esses jatos transportam energia e matéria a velocidades próximas à da luz. Eles desempenham um papel fundamental na redistribuição de matéria e energia no Universo, afetando assim a evolução das galáxias.
Os jatos também servem como marcadores para localizar buracos negros distantes. Seu estudo permite aos astrônomos entender melhor as propriedades dos buracos negros, como sua massa e rotação.
Os jatos de plasma também oferecem uma janela única para os processos físicos extremos que ocorrem perto dos buracos negros, onde as leis da física são levadas ao limite.
Fonte: Publications of the Astronomical Society of Japan