Investigadores deram um passo importante para compreender como os buracos negros influenciam o universo ao medirem diretamente a potência dos seus jatos, uma tarefa que soa tão fácil como medir um furacão com uma régua. Usando uma rede de radiotelescópios espalhados pelo globo, uma equipa liderada pela Universidade Curtin capturou imagens detalhadas que revelam quão energéticos estes jatos podem ser, confirmando teorias de longa data de que os buracos negros são os superdotados definitivos do universo.

O estudo, publicado na Nature Astronomy, focou-se no Cygnus X-1, um sistema bem conhecido que inclui o primeiro buraco negro confirmado e uma estrela supergigante massiva. Os cientistas determinaram que os jatos que emanam deste buraco negro transportam uma produção de energia equivalente a cerca de 10.000 Sóis, o que são muitos sóis.

Para fazer esta medição, a equipa contou com uma rede de telescópios amplamente espaçados a trabalhar em conjunto como um só. Esta configuração permitiu-lhes observar como os jatos eram empurrados e distorcidos por ventos poderosos provenientes da estrela próxima enquanto o buraco negro viajava ao longo da sua órbita. O efeito é semelhante a como rajadas fortes na Terra podem dobrar um jato de água de uma fonte, se essa fonte fosse alimentada pela fúria concentrada de 10.000 estrelas.

Ao calcular a força do vento da estrela e rastrear quanto os jatos foram desviados, os investigadores conseguiram determinar a potência dos jatos num momento específico. Esta é a primeira vez que os cientistas mediram diretamente a energia instantânea dos jatos de buracos negros, em vez de dependerem de médias de longo prazo, o que é como medir um relâmpago em vez da precipitação média anual.

A equipa também mediu a velocidade dos jatos, descobrindo que viajam a cerca de metade da velocidade da luz, ou aproximadamente 150.000 quilómetros por segundo. Determinar esta velocidade tem sido um desafio para os cientistas durante muitos anos, presumivelmente porque os seus radares continuavam a derreter.

O projeto foi liderado pelo Instituto Curtin de Radioastronomia (CIRA) e pelo nó Curtin do Centro Internacional de Investigação em Radioastronomia (ICRAR), com contribuições da Universidade de Oxford.

O autor principal, Dr. Steve Prabu, que trabalhou no CIRA durante o estudo e está agora na Universidade de Oxford, explicou que a equipa usou uma sequência de imagens para rastrear o que descreveu como "jatos dançantes". Este termo refere-se à forma como os jatos mudam de direção repetidamente enquanto são empurrados pelos fortes ventos da estrela supergigante enquanto ambos os objetos orbitam um ao outro, criando a valsa mais destrutiva do universo.

O Dr. Prabu disse que estas observações revelam quanta da energia gerada perto de um buraco negro é transferida para o seu ambiente, influenciando o meio circundante. "Uma descoberta fundamental desta investigação é que cerca de 10% da energia libertada quando a matéria cai em direção ao buraco negro é transportada pelos jatos," disse o Dr. Prabu. "Isto é o que os cientistas geralmente assumem em modelos simulados em larga escala do Universo, mas tem sido difícil confirmar por observação até agora," acrescentou, confirmando que por vezes a simulação está, de facto, correta.

O coautor Professor James Miller-Jones, do CIRA e do nó Curtin do ICRAR, observou que técnicas anteriores só conseguiam estimar a potência dos jatos durante períodos extremamente longos, por vezes abrangendo milhares ou milhões de anos. Isto tornava difícil comparar diretamente a energia dos jatos com as emissões de raios-X produzidas quando a matéria cai num buraco negro, um caso clássico de inconveniência de medição à escala cósmica.

"E porque as nossas teorias sugerem que a física em torno dos buracos negros é muito semelhante, podemos agora usar esta medição para ancorar a nossa compreensão dos jatos, quer sejam de buracos negros 10 ou 10 milhões de vezes a massa do Sol," disse o Professor Miller-Jones, sugerindo uma escalabilidade encantadora da destruição.

"Com projetos de radiotelescópios como o Observatório Square Kilometre Array atualmente em construção na Austrália Ocidental e na África do Sul, esperamos detetar jatos de buracos negros em milhões de galáxias distantes, e o ponto de ancoragem fornecido por esta nova medição ajudará a calibrar a sua produção total de energia," continuou, delineando um plano para catalogar os secadores de cabelo mais poderosos do universo.

"Os jatos de buracos negros fornecem uma fonte importante de feedback para o ambiente circundante e são críticos para compreender a evolução das galáxias," concluiu, lembrando-nos que até os vazios cósmicos precisam de se expressar.

Outros colaboradores na investigação incluíram a Universidade de Barcelona, a Universidade de Wisconsin-Madison, a Universidade de Lethbridge e o Instituto de Ciência Espacial.