Chandra descobre o jato de buraco negro distante

2016-02-17

Longo jato de raios-X associado ao quasar B3 0727+409. Crédito: X-ray: NASA/CXC/ISAS/A. Simionescu et al, Optical: DSS.
Usando o Observatório Chandra
Chandra X-ray Observatory
O observatório de raios-X Chandra, lançado em 1999, faz parte do projecto dos Grandes Observatórios Espaciais da NASA. O seu nome homenageia Subrahmanyan Chandrasekhar, Prémio Nobel da Física em 1983. O Chandra detecta fontes de raios-X a milhares de milhões de anos-luz de nós. Observar em raios-X é a única forma de observar matéria muito quente, a milhões de graus Célsius. O Chandra detecta raios-X de regiões de alta energia, como por exemplo remanescentes de supernovas.
de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
, da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
, os astrónomos descobriram o jato de um buraco negro
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
supermassivo muito distante a ser iluminado pela luz mais antiga do Universo. Esta descoberta mostra que os buracos negros com poderosos jatos podem ser mais comuns do que se pensava, nos primeiros milhares de milhões de anos após o Big Bang.

A luz do jato detetado foi emitida quando o Universo tinha apenas 2,7 mil milhões de anos, um quinto de sua idade atual. Nessa altura, a intensidade da radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
cósmica de fundo em micro-ondas
microondas
A região do espectro electromagnético, no domínio do rádio, com comprimento de onda entre aproximadamente 1 mm e 30 cm (equivalente ao intervalo de frequências entre 300 GHz e 1 GHz) é a região das microondas.
, ou CMB, que restou do Big Bang, era muito maior do que é hoje.

O comprimento do jato, descoberto no sistema B3 0727+409, é de, pelo menos, 300 mil anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
. No Universo próximo, foram detetados muitos jatos longos emitidos por buracos negros supermassivos, mas mantem-se em debate a questão de como estes jatos emitem raios-X. Em B3 0727+409, parece que a CMB está a ser estimulada para comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
de raios-X.

"Como estamos a ver este jato quando o Universo tinha menos de três mil milhões de anos, ele é cerca de 150 vezes mais brilhantes em raios-X do que seria no Universo próximo", disse Aurora Simionescu do ISAS (JAXA’s Institute of Space and Astronautical Studies), que liderou o estudo.

À medida que os electrões
electrão
Partícula elementar pertencente à família dos leptões - partículas sujeitas à interacção nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e encontram-se nos átomos de todos os elementos químicos, orbitando à volta do núcleo atómico, que possui carga eléctrica positiva.
do jato saem do buraco negro a uma velocidade próxima da velocidade da luz
velocidade da luz
A velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
, movem-se através da radiação cósmica de fundo e colidem com fotões
fotão
O fotão, muitas vezes referido como a partícula de luz, é o quantum do campo electromagnético e é a partícula elementar da radiação electromagnética.
de micro-ondas, aumentando a energia destes para a banda dos raios-X, sendo depois detetados pelo Chandra. Isto implica que os eletrões no jato B3 0727+409 devem continuar a mover-se a velocidades próximas à da luz por centenas de milhares de anos-luz.

Os eletrões de jatos de buracos negros emitem em geral fortemente em comprimentos de onda de rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
, pelo que estes sistemas são tipicamente encontrados em observações de rádio. O jato descoberto em B3 0727+409 é especial, porque, até agora, quase nenhum sinal de rádio vindo deste objeto foi detetado e, no entanto, observa-se sem dificuldades na imagem de raios-X.

"Demos com este jato notável apenas porque surgiu no campo de visão do Chandra quando estávamos a observar outra coisa", explicou Lukasz Stawarz, da Universidade Jagiellonian, na Polónia, coautor do estudo.

Até ao momento, os cientistas identificaram poucos jatos suficientemente distantes para que o seu brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
de raios-X possa ser aumentado pela CMB de uma forma tão clara como acontece no sistema B3 0727+409. Mas, acrescentou Stawarz: "se podem existir jatos brilhantes de raios-X com os equivalentes sinais de rádio muito fracos ou indetetáveis, então isto significa que podem haver muitos mais por aí, tendo em conta que não os temos procurado de forma sistemática.”

"A atividade dos buracos negros supermassivos, incluindo a emissão de jatos, no início do Universo pode ser diferente da que observamos mais tarde", disse Teddy Cheung, do Laboratório de Investigação Naval, em Washington DC, coautor do estudo. "Encontrando e estudando mais destes jatos distantes, podemos começar a entender de que forma as propriedades dos buracos negros supermassivos podem mudar ao longo de milhares de milhões de anos."

Os resultados deste estudo foram publicados a 1 de janeiro de 2016 no Astrophysical Journal Letters.

Fonte da notícia: http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/glow-from-the-big-bang-allows-discovery-of-distant-black-hole-jet.html