Uma equipe de astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA capturou os primeiros filmes mostrando os engarrafamentos que causam "pontos quentes" tremeluzentes em poderosos jatos de material ejetados por buracos negros no coração de galáxias distantes.

Os astrónomos descobriram que, em vez de fluirem suavemente, os jactos estão cheios de densas nuvens de gás que parecem estar a colidir e a fundir-se à medida que são expelidos para fora quase à velocidade da luz. As colisões estão fazendo com que os pontos quentes aumentem temporariamente de brilho à medida que as ondas de choque se movem através deles, e então diminuam à medida que as ondas de choque se dissipam.

"Já sabemos há algum tempo que os jatos não são suaves e uniformes, mas estas novas observações finalmente nos permitem ver o que realmente está acontecendo dentro desses jatos", disse Nathan Smith, da Universidade da Califórnia, Berkeley, principal autor do estudo. um artigo aceito para publicação no The Astrophysical Journal.

A descoberta sugere que a oscilação dos pontos quentes pode oferecer uma nova forma de analisar estes jatos, chamados jatos relativísticos, que são comuns no Universo e que se pensa conterem algumas das partículas mais energéticas conhecidas.

Os jatos são um dos fenômenos mais poderosos do universo. Eles consistem em feixes estreitos de partículas, principalmente elétrons e prótons, que são ejetados de buracos negros e estrelas de nêutrons a velocidades próximas à velocidade da luz. Ainda não está claro como os jatos são capazes de acelerar partículas de forma tão eficiente.

As observações concentraram-se na região central da rádio galáxia M87, localizada a cerca de 54 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Virgem. No seu centro está um buraco negro supermassivo com uma massa cerca de 3 mil milhões de vezes a do nosso Sol.

A equipe de Smith usou o instrumento Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) do Hubble para obter imagens de longa exposição do jato interno ao longo de muitos meses. Eles então criaram filmes combinando uma série de 22 imagens de curta exposição tiradas em 20 minutos. Os filmes revelam que os nós de emissão mais brilhantes estão em constante mudança, enquanto alguns permanecem fixos.

“Pela primeira vez, podemos observar diretamente o material colidindo dentro de um jato”, disse Smith. "Antes, o melhor que podíamos fazer era estudar as consequências destes eventos. Agora podemos ver as interações em tempo real."

Uma possibilidade levantada pelos resultados é que os nós no jato possam fazer parte de um efeito natural de “focalização”. À medida que os jatos fluem para fora do buraco negro, eles arrastam o gás ambiente do seu entorno, o que os retarda. O material mais lento cria uma espécie de “colar de foco” ao redor do jato que faz com que ele se comprima, permitindo que os nós colidam e se fundam com mais facilidade.

As observações mostram que os aglomerados de material parecem estar “surfando” ao longo das ondas de choque que descem pelo jato a mais de 99,5% da velocidade da luz. Os astrônomos estimaram que o tamanho dos aglomerados seja cerca de 1.000 vezes o tamanho do nosso sistema solar.

“Esses aglomerados podem ser análogos aos engarrafamentos que enfrentamos nas rodovias, onde os carros diminuem a velocidade e se aglomeram atrás de um gargalo”, disse Smith. “Em vez de carros, esses aglomerados de material estão sendo retardados pela colisão com o gás ambiente”.

Os cientistas descobriram que o brilho de alguns pontos quentes permaneceu constante durante as observações. Eles acreditam que essas manchas podem ser causadas por ondas de choque estacionárias, semelhantes à onda de choque da proa na frente de um navio que se move na água, em vez das ondas de choque em movimento criadas pelos aglomerados.

Os filmes também revelam que a velocidade com que os aglomerados se movem diminui à medida que viajam pelo jato. Esta é a primeira vez que os astrónomos conseguem observar diretamente esta desaceleração dentro de um jato.

As observações permitirão aos cientistas refinar modelos de física dos jatos e desenvolver uma melhor compreensão de como as galáxias são capazes de converter a energia gravitacional dos buracos negros na enorme energia transportada pelos jatos.