Cientistas aprenderam como os blazares aceleram partículas a velocidades próximas à da luz

No Universo existem fenômenos físicos que jamais serão possíveis de se repetir em condições terrestres. Ao observar tais fenômenos, os cientistas entendem o mundo, e novas ferramentas ajudam a fazer isso melhor e com mais precisão, como o novo observatório de raios-X IXPE da NASA. Essa ferramenta ajudou a revelar a estrutura dos campos eletromagnéticos dos jatos blazar, onde as partículas são aceleradas a velocidades próximas à da luz.

Representação artística de um jato relativístico que dispara do centro de um buraco negro rodeado por um disco de acreção (a “área branca” é visível no raio-X – esta é a frente da onda de choque). Fonte da imagem: NASA/Pablo Garcia

É incrível que a descoberta tenha sido feita a uma distância de 400 milhões de anos-luz da Terra. No entanto, a energia do material ejetado – jatos ou jatos de blazares que saem dos centros dos buracos negros – é tão grande que ofusca a luz de todas as outras estrelas da galáxia hospedeira. No entanto, os instrumentos do observatório NASA IXPE foram capazes de discernir a estrutura espiral do campo eletromagnético no local da onda de choque no jato do Markarian 421 blazar na constelação da Ursa Maior.

Anteriormente, o observatório do IXPE conseguiu ver sinais de uma estrutura espiral no jato de outro blazar, o Markarian 501. A dupla observação do blazar Markarian 421 permitiu estudar a estrutura do campo com mais detalhes e finalmente estabelecer a ideia de que as partículas no jato são acelerados a velocidades próximas à luz precisamente devido à formação da frente de onda de choque, e a frente de onda, por sua vez, é formada no processo de rotação de partículas ao longo das linhas do campo eletromagnético em espiral.

Observatório IXPE da NASA

É interessante que duas observações do blazar Markarian 421 com um intervalo de mais de meio ano não mostraram nenhuma mudança na polarização da emissão de raios-X do jato. Além disso, cada uma das observações mostrou uma mudança constante na polarização em 15%. Descobriu-se que entre duas observações, a polarização mudou em 180 graus. Isso foi uma surpresa, pois ninguém esperava voltas tão grandes da “espiral” no campo magnético do jato. E essa descoberta permitiu fortalecer a base sob nosso conhecimento da física de jatos e blazares.