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A imagem à esquerda mostra a visão mais profunda já obtida do jato de plasma do quasar 3C 273, o que permitirá aos cientistas novos estudos sobre como esses jatos são colimados (ou estreitados). Ele se estende por centenas de milhares de anos-luz além da galáxia hospedeira, como mostra a imagem à direita, obtida com o telescópio espacial Hubble - Foto: Hiroki Okino e Kazunori Akiyama; GMVA+Alma e HSA; ESA/Hubble e Nasa.
Equipe internacional obtém observação inédita de estrutura interna de jato de quasar
Cientistas mediram todo o poderoso jato colimado, que se estende por centenas de milhares de anos-luz além da galáxia hospedeira, utilizando imagens em rádio de diferentes escalas
Texto: Redação
Arte: Adrielly Kilryann e Guilherme Castro
Um grupo internacional de cientistas publicou novas observações do primeiro quasar já identificado – conhecido como 3C 273, localizado na constelação de Virgem – que mostram as porções mais internas e profundas do proeminente jato de plasma do quasar.
Quasares são um dos tipos mais ativos e brilhantes dos buracos negros supermassivos encontrados no núcleo de quase todas as galáxias. Esses buracos negros supermassivos no centro das galáxias emitem jatos estreitos e incrivelmente poderosos de plasma, que escapa em velocidade próxima à da luz. Mas o processo de formação desses jatos ainda é um mistério para astrônomos e astrofísicos.
Este novo estudo, publicado no dia 22 de novembro no periódico The Astrophysical Journal, inclui observações do jato do Quasar 3C 273 na maior resolução angular e na maior profundidade já obtidas em um buraco negro central e traz um novo entendimento sobre a colimação dos jatos, isto é, o processo no qual eles são concentrados em um feixe estreito que pode avançar por distâncias extremas, para muito além da área dominada pela gravidade do buraco negro e até mesmo escapando da galáxia hospedeira. Os feixes de buracos negros supermassivos também têm influência na evolução galáctica.
“O 3C 273 tem sido estudado há décadas como o laboratório ideal mais próximo para jatos de quasar”, conta Hiroki Okino, autor principal do trabalho e doutorando na Universidade de Tóquio e no Observatório Astronômico do Japão. “No entanto, mesmo sendo um vizinho próximo, até recentemente não possuíamos uma visão nítida o suficiente para ver onde esse poderoso jato estreito de plasma é moldado.”
A imagem do jato do quasar 3C 273 dá aos cientistas a primeira visão das porções mais internas do jato de um quasar, onde ocorre a colimação e estreitamento do feixe. A equipe também determinou que o ângulo do plasma fluindo do buraco negro é comprimido ao longo de uma distância muito extensa.
“É impressionante ver que a forma deste jato poderoso é formada lentamente no decorrer de uma longa distância em um quasar extremamente ativo. Isso também tem sido verificado em buracos negros supermassivos mais próximos, que são muito mais fracos e menos ativos”, diz Kazunori Akiyama, pesquisador do Haystack Observatory do MIT e líder do projeto. “Os resultados geram uma nova pergunta: como a colimação do jato ocorre de forma tão consistente em sistemas tão variados de buracos negros?”
Foto: ESA/Hubble & NASA
O trabalho foi possibilitado pelo uso coordenado de um conjunto de rádio-antenas ao redor do globo, combinando os instrumentos GMVA (Global Millimeter VLBI Array) e Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), no Chile. O GMVA e o Alma foram conectados ao redor de continentes utilizando uma técnica chamada interferometria de longa linha de base (VLBI) para obter informações altamente detalhadas de fontes astronômicas distantes.
O astrofísico Ciriaco Goddi, que atualmente é pesquisador visitante no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, participou da equipe deste trabalho como responsável por observar, calibrar e analisar os dados do Alma, em colaboração com o centro holandês do European Alma Regional Centre (ARC) e o observatório do Haystack. “As novas imagens mostram o jato 3C273 com um nível de detalhe nunca antes alcançado. Em particular, graças à combinação de GMVA e Alma, podemos finalmente ter acesso à base desses poderosos jatos e investigar seus mecanismos de aceleração e colimação”.
Por meio do desenvolvimento de hardware e software para VLBI, os 66 radiotelescópios do Alma foram transformados na estação de interferometria astronômica mais sensível do mundo. A obtenção de dados nesses comprimentos de onda aumenta significativamente a resolução e sensibilidade do conjunto.
“Poder utilizar o Alma como parte da rede global de VBLI foi um divisor de águas para a ciência de buracos negros”, diz Lynn Matthews, pesquisadora principal no Haystack e cientista comissionada do Alma Phasing Project (APP), que lidera esse trabalho de instrumentação. “Isso permitiu a obtenção de imagens inéditas de buracos negros supermassivos, e agora está nos ajudando a ver pela primeira vez novos detalhes incríveis de como os buracos negros alimentam seus jatos.”
Também foram feitas observações utilizando o HSA (High Sensitivity Array), para estudar o quasar 3C 273 em diferentes escalas, com o objetivo de medir a forma global do jato. Os dados deste estudo foram coletados em 2017, na mesma época em que as observações do EHT (Event Horizon Telescope) revelaram a primeira imagem de um buraco negro.
O novo estudo abre a possibilidade de novas explorações dos processos de colimação em outros tipos de buracos negros. Dados obtidos em frequências mais altas, como 230 e 345 GHz com o EHT, permitem que cientistas observam detalhes mais sutis em quasares e outros buracos negros.
Do MIT e NAOJ. Tradução e adaptação: Assessoria de Imprensa do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP.
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