Para acelerar as partículas a uma velocidade próxima à luz, você precisa de uma poderosa fonte de energia. No espaço, as estrelas podem acelerar as partículas para energias razoavelmente altas, e as explosões de supernovas podem criar flashes ainda mais fortes. As fontes permanentes mais fortes de partículas de alta energia são os buracos negros supermassivos encontrados nos centros das maiores galáxias. Mas o leitor, considerando estruturas nas maiores escalas dos Universos, não conseguia entender algo:
Gostei muito do vídeo da simulação Illustris [simulação cosmológica por computador da formação de galáxias], tanto que descobri sua descrição. E ele ficou surpreso: "O que parece ser explosões, na verdade, provém de buracos negros supermassivos que enviam fluxos de material para o espaço intergalático, enquanto cortam enormes bolhas". Isso é incompreensível para mim, porque pensei que essas correntes de material voam na direção de um eixo e não extraem esferas.
Se um de vocês não viu, aqui está uma simulação do projeto Illustris, mostrando a evolução de estruturas em larga escala, matéria escura, gás e matéria comum, desde os estágios iniciais do desenvolvimento do Universo até os dias atuais.
No vídeo, por volta de 1:08, e especialmente a partir de 1:25, quando a matéria escura aparece ao lado do gás, as explosões são notáveis nos maiores nós da estrutura em larga escala do Universo. Eles podem ser confundidos com explosões de supernovas, mas, na verdade, essas explosões aconteceriam com muita frequência - várias dezenas de milhares de vezes para cada quadro da simulação. Nem conseguimos ver matéria escura, mas a simulação a demonstra para nos ajudar a entender o fenômeno que exerce interação gravitacional. E se você estiver interessado em saber como os efeitos gravitacionais diferem da formação de estruturas e dos efeitos da matéria normal - que é principalmente na forma de um gás - a simulação pode demonstrar isso.
Enquanto a matéria escura forma essas estruturas filiformes simples, controladas apenas pela atração gravitacional e expansão do Universo, a física da matéria normal - gás de prótons, nêutrons e elétrons - é muito mais complicada. O gás não apenas se reúne em pedaços, permitindo formar estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias, mas também é sensível a todo um conjunto de forças eletromagnéticas. Isso significa que, em pequenas escalas, está aglomerando-se mais forte que a matéria escura, e em grandes escalas intergalácticas e inter-microscópicas é mais disperso, uma vez que o gás (e o gás ionizado na forma de plasma) pode acelerar a enormes velocidades.
O vídeo de quatro painéis mostra as estrelas e a luz visível que devem ser geradas em uma região de 33 milhões de anos-luz de espaço no painel superior esquerdo, a densidade de gás no canto superior direito e - o mais importante - a temperatura do gás no painel inferior esquerdo. Preste atenção em como a temperatura do gás aumenta nos locais dessas mesmas explosões esféricas, que aparecem principalmente devido a buracos negros supermassivos. Existem outros mecanismos importantes de aquecimento e feedback de gás, mas especificamente esses recursos ocorrem devido a explosões de buracos negros supermassivos, com duração de milhões a centenas de milhões de anos.
Galaxy Centauri A, uma composição de luz visível, infravermelho e radiação de raios-xMas eu entendo por que você espera que esse aquecimento tome a forma de fluxos agrupados, porque é exatamente isso que estamos observando, por exemplo, olhando buracos negros supermassivos no coração da galáxia Centaurus A ou na galáxia elíptica gigante Messier 87, abaixo.
Galaxy M87 e fluxo altamente colimado de 5000 anos-luzPortanto, se a matéria nesses fluxos é acelerada por vigas lineares altamente concentradas, por que o gás é aquecido e expandido de uma maneira obviamente esférica? Para responder a essa pergunta, pedirei que você pense em algo que geralmente não se lembra: que o Universo que vemos não coincide com o real. Por exemplo, aqui está uma foto da mesma galáxia, M87, e seu jato, visível na faixa de raios-X pelo telescópio Chandra (azul) e em ondas de rádio pelo telescópio VLT (vermelho), em vez da imagem obtida pelo telescópio Hubble nas faixas visível e ultravioleta.
E estes não são jatos, são? Eles não são esféricos, mas definitivamente não são estendidos em uma linha. Há duas razões para isso:
1. O gás e a matéria comum são constantemente atraídos por grandes galáxias e todas as estruturas de grande escala, e a maioria delas passa calmamente por esse jato.
2. Mesmo que a galáxia não se mova, o gás em sua periferia gira e faz movimentos incomuns, o que leva à sua distribuição uniforme.
Até a Via Láctea, com seu pequeno buraco negro supermassivo, calmo e pequeno, mostra duas enormes pétalas de radiação de alta energia detectadas pelo telescópio Fermi.
A pesquisa ativa, estudando a radiação de um grande número de fontes, chegou muito longe, não apenas pelo uso de simulações digitais, incluindo o projeto Illustris, mas também nos anos anteriores à sua aparição. Nessas explosões explosivas na simulação do Illustris, você não está observando a luz visível, mas a temperatura do gás, e o que está acontecendo é devido à resposta dos buracos negros. Isso deve servir como um lembrete de que, quando olhamos para o Universo, tanto através de observatórios quanto através de simulações, ocorrem muito mais eventos do que é perceptível graças à luz das estrelas chegando aos nossos olhos.
Embora a luz visível possa ser emitida apenas por uma seção estreita do jato, o movimento específico do gás ao seu redor, associado aos efeitos físicos mais simples da transferência de calor, faz tudo para que o gás de energia seja distribuído pelo espaço, e não apenas em linhas retas. É importante lembrar que as explosões que você vê não são luz visível ou matéria; Estas são ilustrações da temperatura do gás e são essas explosões que ocorrem ao redor de buracos negros ativos!