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Na constelação Cygnus, a cerca de 7.800 anos-luz de distância de nós, encontra-se um buraco negro muito especial. Este foi chamado de V404 Cygni. Em 2015, cientistas do mundo todo ficaram impressionados quando ele “despertou” de seu estado de dormência para devorar o material de uma estrela.
Isso forneceu aos astrônomos preciosas informações que os astrônomos ainda estão analisando. E o que elas acabaram de descobrir tem deixado a comunidade científica ainda mais animada. Jatos relativísticos oscilando tão rapidamente que sua mudança de direção pode ser vista em poucos minutos. Ao fazer isso, o buraco negro tem expelido nuvens de plasma de alta velocidade.
Jatos de plasma
“Este é um dos mais extraordinários sistemas de buracos negros que já vi”, disse o astrofísico James Miller-Jones, do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) da Curtin University, na Austrália. O V404 Cygni é um buraco negro com cerca de nove vezes a massa do Sol em um sistema microquasar binário. Ele possui uma estrela companheira – uma gigante vermelha pouco menor do que o Sol, a qual ele está lentamente devorando.
O material, que é extraído da estrela, orbita o buraco negro na forma de um disco de acreção. Algo similar ao que a água faz ao ser drenada. As regiões mais próximas do disco são muito mais densas, quentes e extremamente radiantes. Ao se alimentar do material, ele dispara incriáveis jatos de plasma, presumivelmente de seus pólos.
Os cientistas não sabem explicar exatamente como tudo funciona ou os mecanismos por trás da produção dos jatos. Eles creem que o material da borda mais interna do disco de acreção seja canalizado ao longo das linhas do campo magnético do buraco negro. Assim funcionando como um síncrotron, acelerando as partículas antes de lançá-las em velocidades extremas.
Os inconstantes jatos do V404 Cygni são disparados em diferentes direções, em diferentes momentos. As escalas de tempo são muito rápidas e com velocidades que chegam até 60% da velocidade da luz. Devido a isso, eles ganharam uma classe para si próprios.
“Achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados”, disse Miller-Jones . “Isso parece estar fazendo com que a parte interna do disco balance como um pião e dispare jatos em diferentes direções, uma vez que muda de orientação”.
A ajuda de Einstein
Tal mudança no eixo rotacional de um corpo giratório é chamada de precessão. Neste caso em específico, temos uma explicação graças ao trabalho de Albert Einstein. Em sua teoria da relatividade, Einstein previu um evento chamado arraste de quadros. Quando gira, o campo gravitacional de um buraco negro é tão intenso que arrasta o espaço-tempo com ele.
No caso do V404 Cygni, seu disco de acreção tem cerca de 10 milhões de quilômetros de diâmetro. O desalinhamento de seu eixo rotacional com o disco de acreção distorceu os poucos milhares de quilômetros internos do referido disco. O efeito do arrasto de quadro puxa a parte deformada do disco junto com a rotação do buraco negro, disparando os jatos de plasma para todas as direções.
“Este é o único mecanismo que podemos pensar que pode explicar a rápida precessão que vemos em V404 Cygni”, disse Miller-Jones.
Tudo é tão rápido que o uso de radiotelescópios comuns é praticamente inútil. Geralmente, esses dispositivos dependem de longas exposições, observando uma região por muitas horas. Porém, neste caso, o método produziu imagens muito desfocadas.
Portanto, a equipe precisou utilizar um método diferente. Eles capturaram 103 imagens separadas, com tempos de exposição de apenas 70 segundos e as juntou para criar um filme.
“Ficamos chocados com o que vimos neste sistema – foi completamente inesperado”, disse Greg Sivakoff, físico da Universidade de Alberta. “Encontrar este primeiro astronômico aprofundou nossa compreensão de como os buracos negros e a formação de galáxias podem funcionar. Isso nos diz um pouco mais sobre essa grande questão: ‘Como chegamos aqui?'”.
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