Eles são os feixes da Estrela da Morte da própria natureza - jatos ultra-poderosos de energia que disparam das proximidades dos buracos negros como raios mortais da super-arma de Guerra nas Estrelas.

Agora, uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Southampton deu um passo mais perto de compreender esses misteriosos fenômenos cósmicos - conhecidos como jatos relativísticos - medindo a rapidez com que eles 'ligam' e começam a brilhar intensamente assim que são lançados.

Como esses jatos se formam ainda é um enigma. Uma teoria sugere que eles se desenvolvem dentro do "disco de acreção" - a matéria sugada para a órbita de um buraco negro em crescimento. A extrema gravidade dentro do disco torce e estica os campos magnéticos, espremendo quente, material de disco magnetizado chamado plasma até irromper na forma de pilares magnéticos opostamente direcionados ao longo do eixo de rotação do buraco negro.

O plasma viaja ao longo desses jatos focalizados e ganha uma velocidade tremenda, atirando em vastas extensões de espaço. Em algum ponto, o plasma começa a brilhar intensamente, mas como e onde isso ocorre no jato tem sido debatido por cientistas.

Em um novo estudo publicado hoje em Astronomia da Natureza , uma equipe internacional de cientistas liderada pelo Dr. Poshak Gandhi mostra como eles usaram observações precisas de múltiplos comprimentos de onda de um sistema binário chamado V404 Cygni - que consiste em uma estrela e um buraco negro orbitando estreitamente um ao outro, com o buraco negro se alimentando de matéria da estrela que cai através do disco - para lançar luz sobre este fenômeno tão debatido.

V404 Cygni está localizado a cerca de 7, 800 anos-luz de distância, na constelação de Cygnus, e pesa cerca de nove de nossos sóis juntos. O Dr. Gandhi e seus colaboradores coletaram os dados em junho de 2015, quando V404 Cygni foi observado irradiando uma das mais brilhantes "explosões" de luz de um buraco negro já visto - brilhante o suficiente para ser visível a pequenos telescópios usados ​​por astrônomos amadores, e energético o suficiente para destruir um planeta semelhante à Terra, se devidamente focado.

Usando telescópios na Terra e no espaço observando exatamente ao mesmo tempo, eles capturaram um atraso de 0,1 segundo entre as explosões de raios-X emitidas perto do buraco negro, onde o jato se forma, e o aparecimento de flashes de luz visível, marcando o momento em que o plasma a jato acelerado começa a brilhar.

Este atraso de 'piscar de olhos' foi calculado para representar uma distância máxima de 19, 000 milhas (30, 000 km), impossível de resolver à distância de V404 com qualquer telescópio atual.

Dr. Gandhi, da Universidade de Southampton, disse:"Os cientistas têm observado jatos por décadas, mas estão longe de compreender como a natureza cria essas estruturas espantosamente vastas e energéticas.

"Agora, pela primeira vez, capturamos o intervalo de tempo entre o aparecimento dos raios X e o aparecimento da luz óptica em um buraco negro de massa estelar no momento em que o plasma a jato é ativado. Isso acaba com a controvérsia a respeito da origem dos flashes ópticos, e também nos dá uma distância crítica sobre a qual o plasma a jato deve ter sido fortemente acelerado a velocidades próximas à da luz. "

Em termos de Star Wars, a principal medida deste estudo pode ser comparada a medir a distância entre a superfície da Estrela da Morte, onde vários raios de luz são disparados, e o ponto onde eles convergem em um único feixe brilhante.

"Mas a física dos jatos de buracos negros não tem nada a ver com lasers ou os cristais Kyber fictícios que alimentam a Estrela da Morte. A natureza encontrou outras maneiras de alimentar os jatos, "disse o Dr. Gandhi." A gravidade e os campos magnéticos desempenham um papel fundamental aqui, e este é o mecanismo que estamos tentando desvendar. "

O estudo também cria uma ligação entre V404 Cygni e buracos negros supermassivos, que estão no centro de galáxias massivas e que pesam bilhões de vezes mais do que buracos negros de massa estelar. Física de jato semelhante pode ser aplicada a todos os buracos negros.

O Dr. Gandhi disse:"Esta é uma descoberta emocionante e importante que pode ser realimentada na teoria sobre jatos relativísticos, e contribui para a nossa compreensão cada vez maior dos buracos negros. "

A emissão de raios X, representando o disco de acreção 'alimentando' o jato em sua base, foi capturado da órbita da Terra pelo telescópio NuSTAR da NASA, enquanto o momento em que o jato se tornou visível como luz óptica foi capturada pela câmera de alta velocidade ULTRACAM, montado no telescópio William Herschel em La Palma, nas Ilhas Canárias.

Professor Vik Dhillon, da Universidade de Sheffield, o investigador principal por trás do ULTRACAM, comentou:"Esta descoberta foi possível graças à nossa câmera capturando 28 quadros por segundo. Ela demonstra o potencial inexplorado de estudar fenômenos astrofísicos em altas velocidades."

Ao mesmo tempo, ondas de rádio de porções estendidas do plasma a jato foram observadas por uma equipe do professor Rob Fender, da Universidade de Oxford, usando o rádio telescópio AMI-LA, em Cambridge, REINO UNIDO.

O professor Fender disse:"Essas observações são outro grande passo para entender exatamente como os jatos relativísticos são formados por buracos negros. As detecções de rádio vêm do jato externo e são o indicador-chave inequívoco da atividade contínua do jato. Raios-X e rádio também foram cruciais para essa descoberta. "