“O universo é um acelerador para pobres”, disse certa vez o acadêmico Yakov Borisovich Zeldovich. Isso é parcialmente verdade — coisas ocorrem naturalmente nos céus que exigem gastos colossais para serem replicadas em laboratório, mas nem mesmo o dinheiro resolve tudo. No entanto, instrumentos avançados de observação espacial resolvem, como o Observatório James Webb demonstrou mais uma vez ao criar a imagem mais detalhada já vista do jato de um buraco negro.
A galáxia M87, localizada a aproximadamente 55 milhões de anos-luz da Terra e descoberta por Charles Messier no século XVIII, há muito tempo atrai a atenção dos astrônomos com seu jato brilhante de matéria em erupção de seu centro. Por mais de um século, esse jato, emanado do buraco negro supermassivo M87*, tem sido objeto de estudo e, em 2019, o próprio buraco negro se tornou o primeiro a ser “fotografado” diretamente pelo Telescópio do Horizonte de Eventos. Agora, o Telescópio Espacial James Webb forneceu a imagem infravermelha mais nítida deste jato até o momento, revelando novos detalhes de sua estrutura e dinâmica.
Na imagem, obtida com a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam), o jato aparece como uma faixa rosa brilhante contra um céu roxo e nebuloso, estendendo-se por milhares de anos-luz a partir do buraco negro. Nós brilhantes ao longo do fluxo indicam zonas onde partículas carregadas são aceleradas a quase a velocidade da luz, criando curvas e formas espirais impressionantes. Pela primeira vez, um contrajato tênue — um fluxo oposto localizado a aproximadamente 6.000 anos-luz do núcleo — foi capturado em luz infravermelha (na imagem abaixo, ele está localizado no lado oposto do jato).
O contrajato apareceO jato aparece como dois filamentos tênues em forma de S, conectados por um ponto quente. Isso é consistente com observações anteriores de radioastronomia, tornando a imagem verdadeiramente revolucionária.
Em direção ao centro da galáxia, o jato assume uma forma helicoidal (espiral), com características proeminentes como a estrutura de nó em “L” de movimento lento e a região brilhante conhecida como HST-1, que contém partículas com energias extremas. Na imagem nítida de Webb, o HST-1 é separado em duas subestruturas com propriedades de emissão distintas, sugerindo a presença de ondas de choque e dinâmica complexa de partículas perto do buraco negro. O contrajato, em contraste, é muito tênue devido a efeitos relativísticos: ele está se afastando de nós a uma velocidade próxima à da luz, enfraquecendo sua luz visível. Essas características destacam como os campos magnéticos guiam e aceleram as partículas ao longo do jato.
Uma equipe de cientistas do Instituto de Astrofísica da Andaluzia, na Espanha, utilizou quatro bandas infravermelhas da NIRCam para obter a imagem, removendo cuidadosamente a influência da luz estelar, poeira e galáxias de fundo. Isso permitiu que isolassem o jato e obtivessem a compreensão mais detalhada de suas propriedades. A análise revelou que a emissão do jato é radiação síncrotron, originada de partículas carregadas em espiral em campos magnéticos. Ao estudar as diferenças de cor entre as bandas, os pesquisadores traçaram os processos de aceleração, resfriamento e curvatura das trajetórias das partículas, confirmando a física complexa que ocorre perto do buraco negro supermassivo.
Jatos como o observado em M87 são laboratórios naturais de física extrema, onde buracos negros supermassivos aceleram partículas a energias inatingíveis na Terra. Estudar tais estruturas nos ajuda a entender como os buracos negros regulam a evolução das galáxias, suprimindo a formação estelar e distribuindo matéria e energia no espaço intergaláctico. Os novos dados do Webb não apenas aprofundam nossa compreensão de M87*, mas também abrem caminhos para observações futuras, potencialmente revelando mecanismos universais de acreção e ejeção em núcleos galácticos ativos, destacando como a astronomia infravermelha está mudando nossa compreensão do Universo. E essa compreensão está longe de ser completa.