Uma estrela gigante fez com que o jato de um buraco negro oscilasse como a chama de uma vela ao vento.

Um artigo recente publicado na revista Nature Astronomy explora uma observação com implicações de longo alcance. Astrônomos quantificaram, pela primeira vez, a porcentagem de matéria que incide sobre uma estrela negra e é posteriormente emitida como um jato. Isso permitirá estimativas precisas da potência dos jatos provenientes de buracos negros de qualquer massa, especialmente os supermassivos, que influenciam diretamente a formação de galáxias.

Fonte da imagem: ICRAR

De acordo com os modelos cosmológicos geralmente aceitos, aproximadamente 10% da massa da matéria que cai em um buraco negro retorna ao espaço na forma de jatos — fluxos relativísticos direcionados de energia e matéria provenientes dos polos dos buracos negros. Até agora, não havia confirmação observacional confiável disso, o que constitui a principal conquista do novo estudo.

Uma equipe de astrônomos observou um dos objetos mais famosos e os primeiros a serem confirmados desse tipo — Cygnus X-1. Trata-se de uma conhecida fonte galáctica de raios X em nossa galáxia, localizada a apenas 7.000 anos-luz da Terra. É um sistema binário composto por um buraco negro de massa estelar (aproximadamente 15 massas solares) e uma estrela supergigante azul, que serve como doadora de matéria para o objeto compacto. A matéria da estrela é atraída para o disco de acreção e, por fim, cai no buraco negro.

As observações foram realizadas utilizando o radiotelescópio Square Kilometre Array Observatory (SKA). Os dados permitiram calcular a velocidade das partículas no jato, que se revelou ser aproximadamente metade da velocidade da luz, bem como a energia do jato, estimada em 10.000 vezes a do Sol. Uma análise detalhada revelou que o jato do buraco negro parece “dançar”. Observações indicam que isso ocorre sob a pressão do vento estelar da gigante azul. Os “padrões de dança” do jato mudam drasticamente à medida que a estrela orbita o buraco negro — esses processos estão interligados.

Foi essa “dança” que nos permitiu estimar com precisão a potência dos jatos — a física desses processos é bem conhecida a partir da hidrodinâmica dos meios e é confirmada de forma confiável por cálculos. Os resultados obtidos são de grande importância para a astrofísica. Eles confirmaram que aproximadamente 10% da energia da matéria que cai é absorvida pelos jatos. Essa descoberta nos ajuda a entender melhor como os buracos negros influenciam seu entorno e até mesmo a evolução das galáxias, já que esses jatos podem transportar enormes quantidades de energia e matéria por grandes distâncias.

“Agora podemos usar essa medição para consolidar nossa compreensão dos jatos, sejam eles originários de buracos negros com 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol”, explicam os cientistas.