Buraco negro giratório cria nuvens de plasma de baixa velocidade no espaço

29 DE ABRIL DE 2019, pelo Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia

Impressão do artista esquemático da mudança da orientação do jato no V404 Cygni. Cada segmento (como separado pelos ponteiros do relógio) mostra os jatos em um horário diferente, orientados em direções diferentes, como visto em nossa imagem de rádio de alta resolução angular. Crédito: ICRAR

Astrônomos descobriram jatos rapidamente oscilando vindos de um buraco negro a quase 8000 anos-luz da Terra.

Publicado hoje na revista Nature, a pesquisa mostra jatos do buraco negro de V404 Cygni se comportando de uma maneira nunca vista antes em escalas de tempo tão curtas.

Os jatos parecem estar girando rapidamente com nuvens de plasma de alta velocidade - possivelmente a apenas alguns minutos de distância - disparando do buraco negro em diferentes direções.

O autor principal, Professor Associado James Miller-Jones, do Núcleo da Curtin University do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), disse que os buracos negros são alguns dos objetos mais extremos do Universo.

"Este é um dos mais extraordinários sistemas de buracos negros que já vi", disse o professor associado Miller-Jones.

"Como muitos buracos negros, ele está se alimentando de uma estrela próxima, puxando o gás para longe da estrela e formando um disco de material que circunda o buraco negro e espirala em direção a ele sob a gravidade.

"O que é diferente no V404 Cygni é que achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados." Isso parece estar fazendo com que a parte interna do disco se balance como um pião e atire em diferentes direções à medida que muda de orientação "

A impressão do artista de V404 Cygni visto perto acima. O sistema estelar binário consiste em uma estrela normal em órbita com um buraco negro. O material da estrela cai em direção ao buraco negro e espirala para dentro em um disco de acreção, com poderosos jatos sendo lançados das regiões internas próximas ao buraco negro. Crédito: ICRAR

V404 Cygni foi identificado pela primeira vez como um buraco negro em 1989, quando lançou uma grande explosão de jatos e radiação.

Astrônomos olhando para placas fotográficas de arquivo, em seguida, encontraram explosões anteriores em observações de 1938 e 1956.

O Professor Associado Miller-Jones disse que quando o V404 Cygni experimentou outra explosão muito brilhante em 2015, com duração de duas semanas, os telescópios em todo o mundo sintonizaram para estudar o que estava acontecendo.

"Todos pularam na explosão com qualquer telescópio que pudessem lançar nele", disse ele.

"Então nós temos essa incrível cobertura observacional".

Quando o Professor Associado Miller-Jones e sua equipe estudaram o buraco negro, viram seus jatos se comportando de uma maneira nunca vista antes.

Onde se pensa que os jatos disparam diretamente dos pólos dos buracos negros, esses jatos estavam sendo disparados em direções diferentes em momentos diferentes.

A impressão artística de jatos ejetados em V404 Cygni. Com nossos radiotelescópios, vemos nuvens brilhantes individuais de plasma que foram ejetadas das regiões mais internas e redirecionadas pelo disco de acreção interna inchado. Crédito: ICRAR

E eles estavam mudando de direção muito rapidamente - em não mais que algumas horas.

o disco rotativo da matéria em torno de um buraco negro.

Ele disse que o disco de acreção do V404 Cygni tem 10 milhões de quilômetros de largura, e os poucos milhares de quilômetros internos foram inchados e oscilando durante a explosão luminosa.

"A parte interna do disco de acreção foi precessora e efetivamente puxou os jatos com ela", disse o professor associado Miller-Jones.

"Você pode pensar nisso como a oscilação de um pião quando ele desacelera - apenas neste caso, a oscilação é causada pela teoria da relatividade geral de Einstein."

A pesquisa usou observações do Very Long Baseline Array, um radiotelescópio do tamanho de um continente, composto de 10 pratos nos Estados Unidos, das Ilhas Virgens, no Caribe, ao Havaí.

Co-autor Alex Tetarenko - um Ph.D. recente formado pela Universidade de Alberta e atualmente um Observatório do Leste Asiático trabalhando no Havaí - disse que a velocidade dos jatos estavam mudando de direção significava que os cientistas tinham que usar uma abordagem muito diferente para a maioria das observações de rádio.

A impressão artística do espaço-tempo torcido em torno do buraco negro em rotação. O buraco negro é tão denso que cria uma ruptura no tecido do tempo espacial, visto aqui como o poço infinitamente profundo no centro. À medida que o buraco negro gira, ele arrasta o espaço-tempo com ele, dando origem à torção da grade do espaço-tempo mostrada aqui. Isso leva à precessão do disco de acreção interno inchado. Crédito: ICRAR

"Normalmente, os radiotelescópios produzem uma única imagem a partir de várias horas de observação", disse ela.

"Mas esses jatos estavam mudando tão rápido que, em uma imagem de quatro horas, acabamos de ver um borrão.

"Foi como tentar tirar uma foto de uma cachoeira com uma velocidade de obturador de um segundo." Em vez disso, os pesquisadores produziram 103 imagens individuais, cada uma com cerca de 70 segundos de duração, e as uniram em um filme.

"Foi apenas fazendo isso que pudemos ver essas mudanças em um período de tempo muito curto", disse Tetarenko.

A co-autora do estudo, Dra. Gemma Anderson, que também está baseada no Núcleo da Curtin University do ICRAR, disse que a oscilação do disco de acreção interna poderia acontecer em outros eventos extremos no Universo também.

"Sempre que você tiver um desalinhamento entre o buraco negro e o material caindo, você esperaria ver isso quando um buraco negro começar a se alimentar muito rapidamente", disse Anderson.

"Isso pode incluir um monte de outros eventos explosivos no Universo, como buracos negros supermassivos que se alimentam muito rapidamente ou eventos de ruptura de maré, quando um buraco negro rasga uma estrela."

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