Alguns dos buracos negros mais massivos e distantes do universo emitem uma enorme quantidade de radiação extraordinariamente energética chamada de raios gama. Este tipo de radiação ocorre, por exemplo, quando a massa é convertida em energia durante as reações de fissão que operam os reatores nucleares na Terra. Mas no caso de buracos negros, a radiação gama é ainda mais energética do que a produzida em reatores nucleares e é o produto de processos muito diferentes; lá, os raios gama são criados por colisões entre raios de luz e partículas altamente energéticas nascidas nas proximidades de buracos negros por meio de mecanismos ainda pouco conhecidos.

Como resultado dessas colisões entre luz e matéria, as partículas energéticas dão quase todo seu impulso aos raios de luz e os transformam na radiação gama que acaba atingindo a Terra.

A comunidade científica astronômica suspeita que essas colisões ocorrem em regiões permeadas por poderosos campos magnéticos sujeitos a processos altamente variáveis, como turbulência e reconexões magnéticas - campos magnéticos que se fundem, liberando uma quantidade surpreendente de energia - que poderia estar ocorrendo nos jatos de matéria expelidos por buracos negros. Mas sondar esses campos magnéticos a bilhões de anos-luz da Terra requer dispositivos muito sensíveis e para encontrar o momento exato em que ocorre a emissão de alta energia.

É exatamente isso que a equipe de pesquisa liderada por Iván Martí-Vidal, CIDEGENT investigador do Governo Valenciano do Observatório Astronómico e do Departamento de Astronomia da Universidade de Valencia, e principal autor deste trabalho, conquistou. Esta equipe usou ALMA (Atacama Large Millimeter Array), o telescópio mais sensível do mundo em comprimentos de onda milimétricos, para obter informações precisas sobre os campos magnéticos de um buraco negro distante, em um momento em que partículas energéticas estavam produzindo uma enorme quantidade de radiação gama.

Em um artigo publicado recentemente em Astronomia e Astrofísica , os cientistas relatam observações do buraco negro chamado PKS1830-211, localizado a mais de 10 bilhões de anos-luz da Terra. Essas observações demonstram que os campos magnéticos na região onde as partículas mais energéticas do jato do buraco negro são produzidas estavam mudando sua estrutura notavelmente em um intervalo de tempo de apenas alguns minutos.

"Isso implica que os processos magnéticos são originados em regiões muito pequenas e turbulentas, assim como preveem os principais modelos de produção de raios gama em buracos negros, que relacionam turbulência com radiação gama, "explica Iván Martí-Vidal." Por outro lado, as mudanças que detectamos ocorreram durante um episódio de raios gama muito poderoso, o que nos permite relacioná-los de forma robusta com a alta emissão de energia. Tudo isso nos aproxima um pouco mais de compreender a origem da radiação mais energética do universo, " ele adiciona.

Interferometria e novos algoritmos

Para analisar esses dados, a equipe de Martí-Vidal usou uma técnica de análise avançada que lhes permite obter informações de fontes que mudam rapidamente a partir de observações interferométricas, como os obtidos com o ALMA. "A interferometria nos dá o poder de observar o universo com um nível de detalhe incomparável; na verdade, é a técnica na qual o Event Horizon Telescope (EHT) também se baseia, que recentemente obteve a primeira imagem de um buraco negro, "diz Martí-Vidal." Uma parte do nosso projeto CIDEGENT é, na verdade, dedicado ao desenvolvimento de algoritmos como o que usamos nessas observações do ALMA, mas aplicável a dados muito mais complexos, como os do EHT, o que nos permitiria reconstruir, em um futuro próximo, 'filmes' de buracos negros, em vez de meras imagens, "diz o astrônomo da Universidade de Valência.

Alejandro Mus, Pesquisador pré-doutorado CIDEGENT do Departamento de Astronomia de UV e co-autor do artigo, desenvolve sua tese de doutorado neste campo. "Dentro do projeto EHT, existem muitos especialistas de várias instituições trabalhando contra o relógio para resolver o problema da variabilidade rápida da fonte, "diz Mus." No momento, o algoritmo que desenvolvemos trabalha com os dados ALMA e já nos permitiu obter informações importantes sobre como os campos magnéticos associados ao PKS1830-211 mudam em escalas de algumas dezenas de minutos. Esperamos poder contribuir em breve para o EHT com os algoritmos mais sofisticados em que estamos trabalhando, "conclui.