A Nasa, em parceria com a Agência Espacial Italiana (ASI), deu um importante passo para entender como são gerados os raios X em ambientes extremos, como os buracos negros.

Essa dúvida, que preocupava a astrofísica há décadas, recebeu uma resposta plausível graças a observações feitas pelo satélite Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), que analisou o blazar BL Lacertae, um buraco negro supermassivo com jatos direcionados para a Terra.

O que foi descoberto?

Os cientistas estudavam duas hipóteses para a origem dos raios X emitidos pelos jatos dos buracos negros:

• Hipótese 1: os raios-x seriam produzidos por prótons girando no campo magnético do jato ou por interações entre prótons e fótons.
• Hipótese 2: os raios-x seriam gerados por elétrons em movimento rápido, por meio de um processo chamado espalhamento Compton, no qual fótons de luz infravermelha ganham energia ao interagir com elétrons relativísticos, alcançando comprimentos de onda de raios-x.

A chave para distinguir essas hipóteses estava na medição da polarização dos raios-x — ou seja, a orientação das ondas eletromagnéticas emitidas.

Raios-x altamente polarizados indicariam prótons como origem, enquanto uma polarização mais baixa sugeriria elétrons.

Resultados do estudo

Após uma observação de sete dias em novembro de 2023, combinando dados do IXPE com telescópios terrestres que mediram a polarização óptica e de rádio, os cientistas concluíram que:

• Os raios-x do jato do BL Lacertae apresentam grau de polarização baixo.
• Isso confirma que os elétrons são os responsáveis pela emissão dos raios-x, por meio do espalhamento Compton.
• Os elétrons se movem próximos à velocidade da luz e têm energia suficiente para transformar fótons infravermelhos em raios-x.

Importância da descoberta

Essa resposta é fundamental para compreender os processos físicos que ocorrem nos jatos dos buracos negros supermassivos, que influenciam a dinâmica das galáxias e a emissão de radiação em múltiplos comprimentos de onda.

Além disso, o estudo abre caminho para investigações mais detalhadas sobre a interação entre partículas carregadas e campos magnéticos em ambientes cósmicos extremos.

A Nasa divulgou uma concepção artística que mostra o buraco negro central do BL Lacertae cercado por um disco de acreção brilhante, com jatos de elétrons quase à velocidade da luz sendo ejetados, guiados por campos magnéticos helicoidais.

Essas estruturas são observadas em rádio, óptico e raios-x, reforçando a complexidade e a beleza desses fenômenos cósmicos.