Estrutura é encontrada no lado oculto do buraco negro mais famoso do Universo

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O Telescópio Espacial James Webb (JWST) forneceu a visão mais nítida já obtida do jato de matéria que emana do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87. As observações, realizadas no infravermelho, revelaram detalhes inéditos da estrutura do jato e confirmaram a existência de um contrajato que se estende na direção oposta, uma característica até então considerada evasiva.

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A galáxia M87, localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra, abriga um buraco negro supermassivo, conhecido como M87*, que ganhou notoriedade em 2019 por ser o primeiro a ser fotografado diretamente. É a energia liberada por este buraco negro que alimenta o colossal jato de partículas agora observado com precisão sem precedentes.

Estrutura encontrada em buraco negro

A imagem do JWST mostra o jato principal como uma estrutura linear e brilhante, que se estende por milhares de anos-luz a partir do núcleo galáctico. Ao longo da sua extensão, é possível identificar nós de brilho intenso, regiões onde as partículas são reaceleradas a velocidades próximas à da luz.

A principal inovação trazida pelo telescópio foi a captura, pela primeira vez em luz infravermelha, do contrajato. Esta estrutura, situada a aproximadamente 6.000 anos-luz do buraco negro, é considerada tênue porque sua luz é enfraquecida pelo movimento de afastamento em velocidade relativística. No estudo, publicado na revista Astronomy and Astrophysics, os pesquisadores descrevem o contrajato como dois filamentos conectados por um ponto quente, formando um discreto formato de “C”, consistente com observações de rádio anteriores.

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A equipe, liderada por Jan Röder do Instituto de Astrofísica da Andaluzia, na Espanha, utilizou a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam) do Webb para obter imagens em quatro faixas infravermelhas. Para isolar a emissão do jato, foi necessário subtrair digitalmente a luz proveniente de estrelas, poeira e galáxias de fundo. Esta técnica permitiu a criação do mapa infravermelho mais detalhado do fenômeno.

Como a análise foi feita?

A análise dos dados permitiu uma investigação minuciosa da morfologia do jato. Próximo ao núcleo da galáxia, o jato exibe uma forma helicoidal. A imagem também mostra uma característica de movimento lento, designada “nó L”, e uma região brilhante e dinâmica conhecida como HST-1. A visão de alta resolução do Webb revelou que o HST-1 se divide em duas subestruturas distintas, um indício de processos complexos envolvendo choques e aceleração de partículas nas proximidades do buraco negro.

Os dados confirmam que a emissão de luz do jato é produzida por radiação síncrotron, um fenômeno no qual partículas carregadas em alta velocidade emitem luz ao spiralar em torno de campos magnéticos. Ao medir as variações de brilho entre as diferentes faixas do infravermelho, a equipe pôde rastrear como as partículas ganham energia, esfriam e se movem ao longo do jato.

Jatos como o observado em M87 funcionam como laboratórios naturais para o estudo de física de altas energias. Eles são impulsionados por buracos negros supermassivos e são capazes de acelerar partículas a níveis inatingíveis em aceleradores terrestres. Compreender a sua formação e comportamento é fundamental para desvendar a influência que os buracos negros exercem sobre suas galáxias hospedeiras, incluindo a regulação da formação estelar e a dispersão de matéria e energia no meio intergaláctico. As observações do JWST representam um avanço significativo nessa investigação.