p Em 11 de novembro, 2014, uma rede global de telescópios captou sinais de 300 milhões de anos-luz de distância que foram criados por um surto de interrupção de maré - uma explosão de energia eletromagnética que ocorre quando um buraco negro destrói uma estrela que passava. Desde esta descoberta, astrônomos treinaram outros telescópios neste evento muito raro para aprender mais sobre como os buracos negros devoram a matéria e regulam o crescimento das galáxias. p Cientistas do MIT e da Universidade Johns Hopkins agora detectaram sinais de rádio do evento que correspondem muito de perto às emissões de raios-X produzidas no mesmo flare 13 dias antes. Eles acreditam que esses ecos de rádio, "que são mais de 90 por cento semelhantes às emissões de raios-X do evento, são mais do que uma coincidência passageira. Em vez de, eles parecem ser evidências de um jato gigante de partículas altamente energéticas fluindo para fora do buraco negro enquanto o material estelar está caindo.

p Dheeraj Pasham, um pós-doutorado no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, diz que os padrões altamente semelhantes sugerem que a potência do jato disparando do buraco negro é de alguma forma controlada pela taxa na qual o buraco negro está se alimentando da estrela obliterada.

p "Isso está nos dizendo que a taxa de alimentação do buraco negro está controlando a força do jato que ele produz, "Pasham diz." Um buraco negro bem alimentado produz um jato forte, enquanto um buraco negro desnutrido produz um jato fraco ou nenhum jato. Esta é a primeira vez que vimos um jato controlado por um buraco negro supermassivo que se alimenta. "

p Pasham diz que os cientistas suspeitam que os jatos do buraco negro são alimentados por sua taxa de acreção, mas eles nunca foram capazes de observar essa relação a partir de um único evento.

p "Você só pode fazer isso com esses eventos especiais em que o buraco negro fica parado sem fazer nada, e então de repente surge uma estrela, dando muito combustível para se alimentar, "Pasham diz." Essa é a oportunidade perfeita para estudar essas coisas do zero, essencialmente."

p Pasham e seu colaborador, Sjoert van Velzen, da Universidade Johns Hopkins, relatar seus resultados em um artigo publicado esta semana no Astrophysical Journal .

p Em debate

p Com base em modelos teóricos de evolução do buraco negro, combinado com observações de galáxias distantes, os cientistas têm uma compreensão geral do que acontece durante um evento de interrupção da maré:quando uma estrela passa perto de um buraco negro, a atração gravitacional do buraco negro gera forças de maré na estrela, semelhante à maneira como a lua agita as marés na Terra.

p Contudo, as forças gravitacionais de um buraco negro são tão imensas que podem perturbar a estrela, esticando-a e achatando-a como uma panqueca e, finalmente, despedaçando a estrela. No rescaldo, uma chuva de detritos estelares chove e fica presa em um disco de acreção - um redemoinho de material cósmico que eventualmente se funde para dentro do buraco negro e o alimenta.

p Todo esse processo gera explosões colossais de energia em todo o espectro eletromagnético. Os cientistas observaram essas explosões na óptica, ultravioleta, e bandas de raios-X, e também ocasionalmente na extremidade do espectro de rádio. Acredita-se que a fonte das emissões de raios-X seja um material ultraquente nas regiões mais internas do disco de acreção, que está prestes a cair no buraco negro. As emissões ópticas e ultravioleta provavelmente surgem de material mais para fora no disco, que eventualmente será puxado para o buraco negro.

p Contudo, o que dá origem às emissões de rádio durante uma erupção de maré tem sido motivo de debate.

p "Sabemos que as ondas de rádio vêm de elétrons realmente energéticos que se movem em um campo magnético - esse é um processo bem estabelecido, "Pasham diz." O debate tem sido, de onde vêm esses elétrons realmente energéticos? "

p Alguns cientistas propõem que, nos momentos após a explosão estelar, uma onda de choque se propaga para fora e energiza as partículas de plasma no meio circundante, em um processo que, por sua vez, emite ondas de rádio. Em tal cenário, o padrão das ondas de rádio emitidas pareceria radicalmente diferente do padrão dos raios X produzidos a partir de fragmentos estelares em queda.

p "O que encontramos basicamente desafia esse paradigma, "Pasham diz.

p Um padrão de mudança

p Pasham e van Velzen analisaram os dados registrados de um surto de interrupção das marés descoberto em 2014 pela rede global de telescópios ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae). Logo após a descoberta inicial, vários telescópios eletromagnéticos focados no evento, que os astrônomos cunharam ASASSN-14li. Pasham e van Velzen examinaram dados de rádio de três telescópios do evento ao longo de 180 dias.

p Os pesquisadores examinaram os dados de rádio compilados e descobriram uma semelhança clara com os padrões que haviam observado anteriormente em dados de raios-X do mesmo evento. Quando eles ajustam os dados de rádio sobre os dados de raios-X, e mudou os dois para comparar suas semelhanças, eles descobriram que os conjuntos de dados eram muito semelhantes, com 90 por cento de semelhança, quando deslocado em 13 dias. Isso é, the same fluctuations in the X-ray spectrum appeared 13 days later in the radio band.

p "The only way that coupling can happen is if there is a physical process that is somehow connecting the X-ray-producing accretion flow with the radio-producing region, " Pasham says.

p From this same data, Pasham and van Velzen calculated the size of the X-ray-emitting region to be about 25 times the size of the sun, while the radio-emitting region was about 400, 000 times the solar radius.

p "It's not a coincidence that this is happening, " Pasham says. "Clearly there's a causal connection between this small region producing X-rays, and this big region producing radio waves."

p The team proposes that the radio waves were produced by a jet of high-energy particles that began to stream out from the black hole shortly after the black hole began absorbing material from the exploded star. Because the region of the jet where these radio waves first formed was incredibly dense (tightly packed with electrons), a majority of the radio waves were immediately absorbed by other electrons.

p It was only when electrons traveled downstream of the jet that the radio waves could escape—producing the signal that the researchers eventually detected. Assim, eles dizem, the strength of the jet must be controlled by the accretion rate, or the speed at which the black hole is consuming X-ray-emitting stellar debris.

p Em última análise, the results may help scientists better characterize the physics of jet behavior—an essential ingredient in modeling the evolution of galaxies. It's thought that galaxies grow by producing new stars, a process that requires very cold temperatures. When a black hole emits a jet of particles, it essentially heats up the surrounding galaxy, putting a temporary stop on stellar production. Pasham says the team's new insights into jet production and black hole accretion may help to simplify models of galaxy evolution.

p "If the rate at which the black hole is feeding is proportional to the rate at which it's pumping out energy, and if that really works for every black hole, it's a simple prescription you can use in simulations of galaxy evolution, " Pasham says. "So this is hinting toward some bigger picture." p This story is republished courtesy of MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), a popular site that covers news about MIT research, innovation and teaching.