Os buracos negros supermassivos no centro das galáxias são os objetos mais massivos do universo. Eles variam de cerca de 1 milhão a mais de 10 bilhões de vezes a massa do Sol. Alguns desses buracos negros também explodem gigantes, jatos superaquecidos de plasma quase à velocidade da luz. A principal maneira pela qual os jatos descarregam essa poderosa energia de movimento é convertendo-a em raios gama de energia extremamente alta. Contudo, Ph.D. em física da UMBC candidato Adam Leah Harvey diz:"Como exatamente essa radiação é criada é uma questão em aberto."

O jato tem que descarregar sua energia em algum lugar, e o trabalho anterior não concorda onde. Os principais candidatos são duas regiões feitas de gás e luz que circundam os buracos negros, chamada região de linha larga e toro molecular.

O jato de um buraco negro tem o potencial de converter luz visível e infravermelha em qualquer região em raios gama de alta energia, distribuindo parte de sua energia. A nova pesquisa de Harvey financiada pela NASA lança luz sobre essa controvérsia, oferecendo fortes evidências de que os jatos liberam energia principalmente no toro molecular, e não na região de linha larga. O estudo foi publicado em Nature Communications e co-autoria dos físicos da UMBC Markos Georganopoulos e Eileen Meyer.

Longe

A região da linha larga está mais próxima do centro de um buraco negro, a uma distância de cerca de 0,3 anos-luz. O toro molecular está muito mais distante - mais de 3 anos-luz. Embora todas essas distâncias pareçam enormes para um não astrônomo, o novo trabalho "nos diz que estamos obtendo dissipação de energia longe do buraco negro nas escalas relevantes, "Harvey explica.

“As implicações são extremamente importantes para a nossa compreensão dos jatos lançados por buracos negros, "Harvey diz. Qual região absorve principalmente a energia do jato oferece pistas de como os jatos se formam inicialmente, pegar velocidade, e se tornar em forma de coluna. Por exemplo, "Isso indica que o jato não está acelerado o suficiente em escalas menores para começar a dissipar energia, "Harvey diz.

Outros pesquisadores propuseram ideias contraditórias sobre a estrutura e o comportamento dos jatos. Por causa dos métodos confiáveis ​​que Harvey usou em seu novo trabalho, Contudo, eles esperam que os resultados sejam amplamente aceitos pela comunidade científica. "Os resultados basicamente ajudam a restringir essas possibilidades - esses modelos diferentes - de formação de jatos."

Em bases sólidas

Para chegar a suas conclusões, Harvey aplicou uma técnica estatística padrão chamada "bootstrapping" a dados de 62 observações de jatos de buracos negros. "Muito do que veio antes deste artigo dependia muito do modelo. Outros artigos fizeram muitas suposições muito específicas, considerando que nosso método é extremamente geral, "Harvey explica." Não há muito para minar a análise. São métodos bem compreendidos, e apenas usando dados observacionais. Portanto, o resultado deve ser correto. "

Uma quantidade chamada fator semente foi central para a análise. O fator semente indica de onde vêm as ondas de luz que o jato converte em raios gama. Se a conversão acontecer no toro molecular, um fator semente é esperado. Se isso acontecer na região de linha larga, o fator semente será diferente.

Georganopolous, professor associado de física e um dos conselheiros de Harvey, desenvolveu originalmente o conceito de fator semente, mas "aplicar a ideia do fator semente teve que esperar por alguém com muita perseverança, e esse alguém era Adam Leah, "Georganopolous diz.

Harvey calculou os fatores de semente para todas as 62 observações. Eles descobriram que os fatores de semente caíram em uma distribuição normal alinhada quase perfeitamente em torno do valor esperado para o toro molecular. Esse resultado sugere fortemente que a energia do jato está descarregando em ondas de luz no toro molecular, e não na região de linha larga.

Tangentes e pesquisas

Harvey compartilha que o apoio de seus mentores, Georganopoulos e Meyer, professor assistente de física, foi fundamental para o sucesso do projeto. "Acho que sem eles me deixarem sair por muitas tangentes e buscas de como fazer as coisas, isso nunca teria chegado ao nível que está, "Harvey diz." Porque eles me permitiram realmente cavar nisso, Consegui tirar muito mais proveito deste projeto. "

Harvey se identifica como um "astrônomo observacional, "mas acrescenta, "Na verdade, sou mais um cientista de dados e estatístico do que físico." E as estatísticas têm sido a parte mais empolgante deste trabalho, eles dizem.

"Eu só acho muito legal que eu fui capaz de descobrir métodos para criar um estudo tão forte de um sistema tão estranho que está tão distante da minha própria realidade pessoal." Harvey diz. "Vai ser divertido ver o que as pessoas farão com isso."