Ecos do Big Bang ajudam a revelar detalhes dos jatos de buracos negros

Jatos de buracos negros são uma boa caracterização desses objetos incomuns no Universo — são emissões potentes de energia e partículas que indicam indiretamente a intensidade da acreção de matéria sobre buracos negros. No entanto, sempre houve um grau significativo de erro nos cálculos relacionados a jatos, uma vez que o ângulo de ejeção do jato era determinado com grande imprecisão. Uma emissão fraca direcionada à Terra parecia mais brilhante do que uma mais potente direcionada para a lateral. Cientistas da NASA encontraram uma solução para esse problema.

Impressão artística de um jato de buraco negro, com uma imagem inserida do objeto real. Crédito da imagem: NASA

O Observatório de Raios-X Chandra da NASA descobriu dois buracos negros (formalmente, quasares) a aproximadamente 11 bilhões de anos-luz da Terra. Este é o chamado meio-dia cósmico, um período em que galáxias e buracos negros evoluem mais rapidamente. Os cientistas estudam há muito tempo a influência dos buracos negros na formação de galáxias. Emissões potentes de matéria dos centros dos buracos negros, por um lado, causam uma saída de gás dos núcleos galácticos e, por outro, contribuem para a formação de estrelas na periferia das galáxias (em seus braços). Erros na determinação do ângulo de inclinação dos jatos impediram a construção de uma teoria unificada, e isso, em última análise, teve que ser resolvido.

Um dos jatos do par de buracos negros supermassivos descoberto revelou-se especialmente brilhante nas imediações do objeto (jato J1610+1811). Além disso, era duas vezes mais brilhante do que deveria ser com base na intensidade registrada do disco de acreção. Cálculos mostraram que a razão era a radiação residual de micro-ondas do Big Bang, ou radiação relíquia. A alta densidade de fótons de micro-ondas naquele momento “acelerou” a energia do jato e transferiu as partículas que saíam do buraco negro para a faixa de energia dos raios X.

Uma análise detalhada da influência da radiação relíquia em jatos relativísticos que aceleram partículas a 92-99% da velocidade da luz nos permitiu aplicar um método estatístico e determinar o ângulo de inclinação dos jatos em relação à Terra com alta precisão. Para o par de buracos negros descoberto, esses ângulos são provavelmente de 9 e 11 graus. O método proposto ajudará a eliminar o erro sistemático em catálogos onde predominam jatos direcionados ao nosso planeta.