Brilho do Big Bang permitiu descobrir o jato de um buraco negro distante

NASA / JPL-Caltech

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Astrónomos usaram o Observatório de raios-X Chandra, da NASA, para descobrir um jato de um buraco negro supermassivo muito distante iluminado pela luz mais antiga do Universo.

Esta descoberta mostra que os buracos negros com jatos poderosos podem ser mais comuns do que se pensava nos primeiros milhares de milhões de anos após o Big Bang.

A luz detetada deste jato foi emitida quando o Universo tinha apenas 2,7 mil milhões de anos, um quinto da sua idade atual. Nesse ponto, a intensidade da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, ou CMB (inglês para cosmic microwave background radiation), deixada para trás pelo Big Bang, era muito maior do que é hoje.

O jato, descoberto no sistema conhecido como B3 0727+409, mede pelo menos 300 mil anos-luz. Já foram detetados muitos jatos longos emitidos por buracos negros supermassivos no Universo próximo, mas mantém-se uma questão de debate a forma exata como estes jatos emitem raios-X. Em B3 0727+409, parece que a CMB está a ser impulsionada para comprimentos de onda em raios-X.

A. Simionescu / ISAS / CXC / NASA / DSS

O grande jato em raios-X associado com o quasar B3 0727+409

O grande jato em raios-X associado com o quasar B3 0727+409

“Dado que estamos a ver este jato quando o Universo tinha menos de três mil milhões de anos, o jato é cerca de 150 vezes mais brilhante em raios-X do que seria no Universo próximo”, afirma Aurora Simionescu, do Institute of Space and Astronautical Studies (ISAS) da JAXA, que liderou o estudo.

À medida que os eletrões no jato voam a partir do buraco negro até perto da velocidade da luz, movem-se através do mar de radiação da CMB e colidem com fotões em micro-ondas, aumentando a energia dos fotões até à banda dos raios-X para serem detetados pelo Chandra.

Isto significa que os eletrões no jato de B3 0727+409 devem manter-se em movimento quase à velocidade da luz durante centenas de milhares de anos-luz.

Os eletrões nos jatos dos buracos negros emitem fortemente em comprimentos de onda do rádio, por isso normalmente estes sistemas são descobertos com observações no rádio.

A descoberta do jato em B3 0727+409 é especial, até agora, porque quase nenhum sinal no rádio foi detetado neste objeto, ao mesmo tempo que é facilmente observado na imagem de raios-X.

“Nós essencialmente deparámo-nos com este jato impressionante porque estava, por acaso, no campo de visão do Chandra enquanto observávamos outra coisa”, explica o coautor Lukasz Stawarz, da Universidade Jagiellonski, na Polónia.

Até agora, os cientistas identificaram muito poucos jatos distantes o suficiente para que o seu brilho em raios-X seja amplificado pela CMB tão claramente quanto no sistema B3 0727+409.

No entanto, acrescenta Stawarz, “se os jatos brilhantes em raios-X podem existir com homólogos muito fracos ou não detetados no rádio, isso significa que poderão haver muito mais lá fora, porque não temos andado sistematicamente à procura deles”.

“A atividade dos buracos negros supermassivos, incluindo o lançamento de jatos, pode ser diferente no início do Universo do que o que vemos mais tarde”, afirma o coautor Teddy Cheung, do Laboratório de Pesquisa Naval em Washington DC, EUA. “Ao descobrir e estudar mais destes jatos distantes, podemos começar a entender como as propriedades dos buracos negros supermassivos podem mudar ao longo de milhares de milhões de anos”.

Os resultados foram publicados na edição de 1 janeiro da Astrophysical Journal Letters e estão disponiveis online.

CCVAlg

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