Buracos negros alternam jatos supersônicos e ventos de raios X como “gangorras cósmicas”, indica Nature Astronomy
Buracos negros, tradicionalmente descritos como abismos devoradores de matéria, acabam de ganhar um novo papel: gestores energéticos capazes de oscilar entre duas formas de expelir material para o espaço. Essa conclusão, baseada em dados coletados durante três anos e publicada na revista Nature Astronomy, mostra que eles se comportam como verdadeiras “gangorras cósmicas”, alternando jatos de plasma supersônicos e ventos de raios X, mas nunca liberando ambos ao mesmo tempo. O fenômeno foi observado no sistema binário 4U 1630472, que contém um buraco negro com cerca de dez massas solares.
Buracos negros e a imagem de “gangorra cósmica”
O estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Warwick, no Reino Unido, introduz a metáfora de uma gangorra para ilustrar a alternância de fluxos. Quando uma das extremidades ‒ o jato de plasma ‒ se eleva em atividade, a outra ‒ o vento de raios X ‒ desce quase a zero. Na situação inversa, o sopro de vento volta a predominar e o jato enfraquece. Esse comportamento inédito desafia modelos que previam a possibilidade de coexistência dos dois mecanismos de ejeção.
Metodologia: do NICER ao MeerKAT, três anos de olho no céu
Para detectar a alternância, a equipe analisou observações do telescópio de raios X NICER, instalado na Estação Espacial Internacional, e do radiotelescópio MeerKAT, localizado na África do Sul. Ao longo de três anos, os instrumentos monitoraram o brilho em raios X e as emissões de rádio de 4U 1630472, sistema que abriga um buraco negro em constante processo de alimentação a partir de uma estrela companheira. A combinação de dados nesses dois comprimentos de onda permitiu rastrear, com precisão temporal, quando cada forma de expulsão de matéria estava ativa.
Alternância entre jatos de plasma e ventos de raios X
Os jatos observados são feixes colimados de plasma que se deslocam a velocidades próximas à da luz, atravessando o meio interestelar de forma supersônica. Já os ventos de raios X consistem em correntes menos focadas de partículas aquecidas a temperaturas extremas, emitindo intensa radiação de alta energia. O ponto central do achado está no fato de que essas saídas se revezam; registros mostraram episódios claros nos quais o aumento do sinal de rádio, indicativo de jatos, coincidiu com a diminuição quase total do vento detectado em raios X. Em seguida, o padrão se invertia.
A quantidade total de massa e energia ejetada permaneceu praticamente constante durante o ciclo de alternância. Isso sugere que o fenômeno não depende de variações no suprimento de matéria fornecido pela estrela vizinha, mas sim de alterações internas no campo magnético do disco de acreção que circunda o buraco negro. Quando o campo se reorganiza, favorece ora a configuração de jatos, ora a de ventos, mantendo a soma energética global.
O papel dos buracos negros na regulação galáctica
A descoberta de que buracos negros podem alternar o modo de expulsão de matéria traz implicações para além do próprio sistema binário. Os fluxos emitidos interagem com o gás interestelar das galáxias hospedeiras, podendo tanto comprimir nuvens e induzir novo nascimento de estrelas quanto varrer material e retardar esse processo. A alternância de jatos e ventos, portanto, torna-se um mecanismo potencial de regulação do ritmo de formação estelar, influenciando a evolução das galáxias em escalas de tempo cósmicas.
Modelos anteriores assumiam que mudanças no volume de matéria ingerida seriam o principal gatilho para modificar a forma de ejeção. O padrão observado, no entanto, indica um sistema de autorregulação mais sofisticado: mesmo com alimentação estável, o buraco negro redistribui a energia liberada, ora concentrando-a em jatos direcionais, ora difusamente em ventos poderosos. Essa dualidade regula não apenas o crescimento do buraco negro, mas também a densidade e a temperatura do ambiente em torno dele.
Imagem: buracos negros supermassivos seu núc
Implicações futuras para o estudo de buracos negros
Comprovar a ausência de coexistência entre jatos e ventos em alta atividade traz um novo parâmetro para modelos teóricos que descrevem a física de discos de acreção e campos magnéticos próximos ao horizonte de eventos. Agora, qualquer simulação precisa reproduzir a “gangorra cósmica” detectada em 4U 1630472, ajustando equações de magneto-hidrodinâmica para explicar como o campo alterna sua topologia interna sem alterar o ritmo de acreção.
O próximo passo, já sinalizado pelos autores, será aplicar o mesmo protocolo observacional a outros sistemas binários de massa estelar. A confirmação do padrão em múltiplos objetos reforçará a hipótese de que a alternância é regra e não exceção. Além disso, telescópios de nova geração em raios X e rádio, ao oferecer maior resolução temporal e espectral, deverão revelar transições ainda mais detalhadas entre os dois regimes de outflow, permitindo estimar escalas precisas de tempo para cada ciclo.
Enquanto isso, a análise completa dos dados coletados pelo NICER e pelo MeerKAT continua em andamento, com o objetivo de quantificar variações sutis na força do campo magnético e correlacioná-las ao momento exato em que o jato se apaga ou o vento retorna. Essas medições podem estabelecer a primeira relação direta entre configuração magnética e tipo de fluxo gerado, um passo crucial para compreender a engenharia cósmica que governa os buracos negros de massa estelar.
Após a publicação na Nature Astronomy, os mesmos pesquisadores planejam estender a metodologia a observações obtidas com o Very Large Telescope e com o telescópio de raios X Chandra, criando um banco de dados comparativo entre diferentes faixas de energia. A expectativa é mapear, em detalhes, como a gangorra entre jatos e ventos influencia a distribuição de gás em escalas que vão do sistema binário à vizinhança galáctica imediata.
Olá! Meu nome é Zaira Silva e sou apaixonada por tornar a vida mais leve, prática e organizada — especialmente depois que me tornei mãe.
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