Explorando o mecanismo de carregamento de plasma de jatos de rádio lançados de buracos negros

Buracos negros supermassivos no centro galáctico às vezes lançam jatos de rádio, fluxos de plasma em movimento rápido que emitem fortes sinais de rádio. No entanto, muito sobre estas ondas de rádio permanece obscuro: como são produzidas, especialmente a sua fonte de energia e mecanismo de carregamento de plasma.

O buraco negro vizinho, no coração da enorme galáxia elíptica M87, foi recentemente mostrado em imagens de rádio pela Event Horizon Telescope Collaboration. A observação forneceu provas a favor da ideia de que a rotação do buraco negro impulsiona os jactos de rádio, mas pouco fez para clarificar o mecanismo de carregamento do plasma.

Uma equipe de pesquisa liderada por Universidade de Tohoku astrofísicos propuseram um cenário promissor que esclarece o mecanismo de carregamento de plasma em jatos de rádio.

De acordo com descobertas recentes, os buracos negros são incrivelmente magnetizados porque os campos magnéticos são transportados para dentro deles pelo plasma magnetizado das galáxias. O plasma ao redor do buraco negro recebe então energia quando a energia magnética próxima perde brevemente sua energia devido à reconexão magnética.

As explosões solares obtêm sua energia a partir disso reconexão magnética. O plasma nas explosões solares libera raios ultravioleta e raios X. Em contraste, a reconexão magnética em torno do buraco negro pode causar emissão de raios gama uma vez que a energia liberada por partícula de plasma é muito maior do que a de uma explosão solar.

De acordo com o cenário atual, os raios gama irradiados interagem entre si e geram muitos pares elétron-pósitron, que são então carregados nos jatos de rádio.

De acordo com o cenário proposto pelos cientistas, os raios gama irradiados interagem entre si e geram muitos pares elétron-pósitron, que são então carregados nos jatos de rádio.

Isto explica a concentração plasmática significativa nos jatos de rádio, o que é consistente com os dados do M87. O cenário também afirma que diferentes buracos negros têm diferentes intensidades de sinal de rádio. Sgr A*, o buraco negro supermassivo do nosso via Láctea, por exemplo, tem jatos de rádio ao seu redor, mas eles são muito fracos e indetectáveis ​​pelo equipamento de rádio atual.

Além disso, o cenário prevê a emissão de raios X a curto prazo quando o plasma é carregado em jatos de rádio. Esses sinais de raios X são perdidos pelos detectores de raios X atuais, mas são observáveis ​​por detectores de raios X planejados.

Shigeo Kimura, principal autor do estudo, dito, “Sob este cenário, a futura astronomia de raios X será capaz de desvendar o mecanismo de carregamento de plasma em jatos de rádio, um mecanismo de longa data mistério dos buracos negros. "

Jornal de referência:

1. Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, et al. Reconexão magnética em magnetosferas de buraco negro: carregamento de leptões em jatos, bolhas de rádio superluminais e explosões de múltiplos comprimentos de onda. As Cartas do Jornal Astrofísico. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d5a