Os astrofísicos da colaboração internacional H.E.S.S. anunciaram a descoberta de variabilidade rápida em raios gama de energia muito alta (EMA) a partir da galáxia elíptica gigante M87. A detecção destes fotões de raios gama – com energias mais de um bilião de vezes superior à energia da luz visível – a partir de um dos objectos extragalácticos mais famosos do céu é um facto extraordinário, apesar de já ser esperado há muito tempo, dados os vários locais potenciais de aceleração de partículas (e consequentemente produção de raios gama) dentro da M87. Muito mais surpreendente foi a descoberta de variações drásticas de fluxo de raios gama em escalas temporais de dias. Estes resultados, pela primeira vez, excluem todas as opções possíveis de locais de produção de raios gama, a não ser o mais empolgante e emocionante: os arredores de um buraco negro de massa elevada que está situado no centro da M87. Este trabalho foi publicado recentemente na revista científica Science.

Na Namíbia, a equipa construiu e opera um sistema de detecção, conhecido por telescópios Cherenkov, que permite a detecção destes raios gama a partir do nível do solo. Apontando este sistema para uma galáxia próxima a equipa detectou raios gama de EMA ao longo dos últimos quatro anos. Contudo, a verdadeira surpresa foi a verificação de que a intensidade da emissão variava drasticamente em prazos de alguns dias.

A radiogaláxia gigante M87, situada a 50 milhões de anos-luz na constelação da Virgem, alberga um buraco negro de massa elevada com 3 milhares de milhões de massas solares a partir do qual emanam um jacto de partículas e campos magnéticos. Porém, ao contrário de outras fontes extragalácticas de raios gama de EMA previamente observadas – conhecidas por blazares – o jacto da M87 não está apontado na direcção da Terra mas é visto a um ângulo de cerca de 30º. Nos blazares, pensa-se que os raios gama são emitidos no jacto, colimados à volta da direcção do jacto e com a sua energia e intensidades potenciadas pelo movimento relativístico do jacto de partículas. Consequentemente, a M87 representa um novo tipo de fonte de raios gama extragalácticos.

Um primeiro indicador de emissão de raios gama de EMA a partir da M87 foi visto em 1998
com os telescópios Cherenkov HEGRA (uma das experiências precursoras da H.E.S.S.). Com os resultados da H.E.S.S. foram confirmadas estas indicações com maior certeza. O fluxo de raios gama de EMA a partir da M87 é bastante ténue; nenhuma outra radiogaláxia foi vista até hoje em raios gama de EMA, provavelmente devido ao facto da maioria ser mais distante do que a relativamente próxima M87.

A escala de tempo da variabilidade é um indicador do tamanho máximo da região emissora. Visto que os raios gama oriundos da parte posterior da região emissora levam mais tempo a chegar até nós, as escalas de tempo da variabilidade não podem ser muito mais curtas que o tempo que os raios gama levam a atravessar a região de emissão. Tais medidas de variabilidade são frequentemente usadas para restringir o tamanho do local de emissão em objectos distantes, proporcionando habitualmente maior precisão do que medindo o tamanho do objecto com base na sua extensão angular no céu. A escala de tempo de poucos dias de variabilidade medida pela H.E.S.S. na M87 é extremamente curta, mais curta do que a detectada em qualquer outro comprimento de onda. Isto diz-nos que o tamanho da região que produz os raios gama de EMA tem cerca do tamanho do nosso Sistema Solar (10¹³ m, apenas cerca de 0.000001% do tamanho de toda a radiogaláxia M87). “Isto não é muito mais do que o horizonte de eventos do buraco negro de massa elevada no centro da M87” disse Matthias Beilicke, um cientista da H.E.S.S. a trabalhar na Universidade de Hamburgo.

Este observação torna os arredores do buraco negro central da M87 o sítio mais provável para a produção de raios gama de EMA; outras estruturas nos jactos da M87 tendem a ter escalas maiores. A física por detrás dos processos de produção ainda está por ser determinada, e mecanismos completamente originais poderão ser invocados devido à proximidade do buraco negro que esta descoberta pela H.E.S.S. demonstrou. É provável estarmos a lidar com um mecanismo de produção diferente do dos blazares, cujos jactos apontam na nossa direcção. Nesta região próxima do buraco negro, a matéria que é sugada pelo buraco negro também está a criar um jacto relativístico de plasma – um processo que ainda não é inteiramente compreendido. Que os raios gama consigam escapar desta região violenta pode parecer surpreendente, mas tal é possível visto o buraco negro na M87 estar a incorporar matéria a um ritmo relativamente baixo, quando comparado com outros buracos negros. Além disso, não poderão ser excluídos que os efeitos relativísticos, como os que ocorrem noutras fontes extragalácticas, possam contribuir a algum nível, mas dado que o jacto não está apontado para nós, grandes efeitos relativísticos são improváveis.

Fonte da notícia: http://hess.desy.de/pages/PressRelease/PressRelease_HH_E.html