p Buracos negros supermassivos, que se escondem no coração da maioria das galáxias, são frequentemente descritos como "bestas" ou "monstros". Mas apesar disso, eles são praticamente invisíveis. Para mostrar que eles estão lá, os astrônomos normalmente precisam medir a velocidade das nuvens de gás que orbitam essas regiões. p Mas esses objetos às vezes podem fazer sentir sua presença por meio da criação de jatos poderosos, que carregam tanta energia que são capazes de ofuscar toda a luz emitida pelas estrelas da galáxia hospedeira. Sabemos que esses "jatos relativísticos" são duas correntes de plasma (matéria composta de partículas eletricamente carregadas, apesar de não ter carga total), viajando em direções opostas a velocidades muito próximas à velocidade da luz.

p A física que governa essas fontes cósmicas, Contudo, há muito tempo é um mistério. Agora nosso novo jornal, publicado em Astronomia da Natureza , lançou alguma luz sobre as causas de sua aparência extraordinária.

p O que torna os jatos relativísticos excepcionais é sua estabilidade impressionante:eles emergem de uma região tão grande quanto o horizonte de eventos (o ponto sem retorno) do buraco negro supermassivo e se propagam longe o suficiente para escapar de sua galáxia hospedeira, mantendo sua forma por um muito tempo. Isso corresponde a um comprimento que é um bilhão de vezes seu raio inicial - para colocar isso em perspectiva, imagine uma fonte de água saindo de uma mangueira de 1 cm de largura e permanecendo sem interrupções por 10, 000km.

p Uma vez que os jatos se propagam a grandes distâncias de sua origem, no entanto, eles perdem sua coerência e desenvolvem estruturas extensas que freqüentemente se assemelham a plumas ou lóbulos. Isso indica que os jatos sofrem algum tipo de instabilidade, forte o suficiente para mudar completamente sua aparência.

p Uma dicotomia a jato

p O primeiro jato astrofísico foi descoberto em 1918 pelo astrônomo americano Heber Curtis, que notou "um curioso raio reto ... aparentemente conectado com o núcleo por uma fina linha de matéria" na gigante galáxia elíptica M87.

p Na década de 1970, dois astrônomos da Universidade de Cambridge, Bernie Fanaroff e Julia Riley, estudou um grande conjunto de jatos. Eles descobriram que poderiam ser divididos em duas classes:aqueles contendo jatos cujo brilho diminui com a distância de sua origem, e aqueles que se tornam mais brilhantes em suas bordas. Geral, o último tipo é cerca de 100 vezes mais luminoso do que o anterior. Ambos têm formas ligeiramente diferentes no final - o primeiro é como uma pluma flamejante e o segundo se assemelha a uma fina corrente turbulenta. Exatamente por que existem dois tipos diferentes de jatos ainda é uma área de pesquisa ativa.

p Conforme o material do jato é acelerado pelo buraco negro, atinge velocidades de até 99,9% da velocidade da luz. Quando um objeto se move tão rápido, o tempo se dilata - em outras palavras, o fluxo do tempo no jato, medida por um observador externo diminui a velocidade conforme previsto pela relatividade especial de Einstein. Por causa disso, leva mais tempo para as diferentes partes do jato se comunicarem umas com as outras - como ao interagir ou se influenciar - ao viajar para longe de sua fonte. Esse, efetivamente, protege o jato de ser interrompido.

p Contudo, essa perda de comunicação não dura para sempre. Quando o jato é ejetado do buraco negro, ele se expande lateralmente. Essa expansão faz a pressão dentro do jato cair, enquanto a pressão do gás ao redor do jato não diminui tanto. Eventualmente, a pressão externa do gás supera a pressão dentro do jato e faz com que o fluxo se contraia ao comprimi-lo. Neste ponto, as partes do jato chegam tão perto que podem se comunicar novamente. Se algumas partes do jato se tornaram instáveis ​​nesse meio tempo, eles agora podem trocar essas informações e as instabilidades podem se espalhar e afetar todo o feixe.

p O processo de expansão e contração dos jatos tem outra consequência importante:o fluxo não é mais em linhas retas, mas em trajetórias curvas. Os fluxos curvos tendem a sofrer de "instabilidade centrífuga", o que significa que eles começam a criar estruturas semelhantes a redemoinhos chamadas vórtices. Isso não era considerado crítico para jatos astrofísicos até recentemente.

p De fato, nossas simulações de computador detalhadas mostram que os jatos relativísticos se tornam instáveis ​​devido à instabilidade centrífuga, que inicialmente afeta apenas sua interface com o gás galáctico. Uma vez que eles contraíram devido à pressão externa, essa instabilidade se espalha por todo o jato. A instabilidade é tão catastrófica que o jato não sobrevive além desse ponto e dá lugar a uma nuvem turbulenta.

p Colocando esse resultado em perspectiva, temos uma visão melhor da impressionante estabilidade dos jatos astrofísicos. Também pode ajudar a explicar as enigmáticas duas classes de jatos descobertas por Fanaroff e Riley - tudo depende de quão longe de sua galáxia um jato se torna instável. Fizemos simulações de computador de como esses jatos seriam com base em nosso novo entendimento da física desses feixes cósmicos, e eles se parecem muito com as duas classes que vemos nas observações astronômicas.

p Há muito mais para aprender sobre o gigante, feras que residem no centro das galáxias. Mas aos poucos, estamos desvendando seu mistério e mostrando que eles são, de fato, perfeitamente obedientes às leis e previsíveis. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.