Localizado a milhares de milhões de anos-luz de distância, o blazar PKS 1424+240 há muito que intriga os astrónomos. Destacava-se como o blazar emissor de neutrinos mais brilhante conhecido no céu - conforme identificado pelo Observatório de Neutrinos IceCube - e também brilhava em raios gama altamente energéticos observados por telescópios Cherenkov terrestres. No entanto, estranhamente, o seu jato de rádio parecia mover-se lentamente, contrariando as expetativas de que apenas os jatos mais rápidos podem alimentar emissões tão intensas de alta energia.

Agora, graças a 15 anos de observações rádio ultraprecisas do VLBA (Very Long Baseline Array), os investigadores conseguiram criar uma imagem profunda deste jato com uma resolução sem precedentes.

"Quando reconstruímos a imagem, era absolutamente impressionante", diz Yuri Kovalev, autor principal do estudo e investigador principal do projeto MuSES (Multi-messenger Studies of Extragalactic Super-colliders) no Instituto Max Planck de Radioastronomia. "Nunca vimos nada parecido - um campo magnético toroidal quase perfeito com um jato, apontando diretamente para nós".

Como o jato está alinhado quase exatamente na direção da Terra, a sua emissão de alta energia é ampliada dramaticamente pelos efeitos da relatividade especial. "Este alinhamento causa um aumento de brilho por um fator de 30 ou mais", explica Jack Livingston, coautor do estudo e também do Instituto Max Planck de Radioastronomia. "Ao mesmo tempo, o jato parece mover-se lentamente devido aos efeitos de projeção - uma clássica ilusão de ótica".

Essa geometria frontal permitiu aos cientistas observar diretamente o coração do jato do blazar - uma oportunidade extremamente rara. Sinais de rádio polarizados ajudaram a equipa a mapear a estrutura do campo magnético do jato, revelando a sua provável forma helicoidal ou toroidal. Essa estrutura desempenha um papel fundamental no lançamento e na colimação do fluxo de plasma e pode ser essencial para acelerar partículas a energias extremas.

O "Olho de Sauron" - uma imagem impressionante do jato de plasma no blazar PKS 1424+240, visto de frente. O jato é atravessado por um campo magnético toroidal quase perfeito (visto a laranja). Devido à relatividade especial, os raios gama e os neutrinos altamente energéticos são fortemente direcionados para a Terra, mesmo que o jato pareça mover-se lentamente da nossa perspetiva. Crédito: Y.Y. Kovalev et al.

"Resolver este quebra-cabeças confirma que os núcleos galácticos ativos com buracos negros supermassivos não são apenas poderosos aceleradores de eletrões, mas também de protões - a origem dos neutrinos de alta energia observados", conclui Kovalev.

A descoberta é um triunfo para o programa MOJAVE (Monitoring Of Jets in Active galactic nuclei with VLBA Experiments), um esforço de décadas para monitorizar jatos relativísticos em galáxias ativas usando o VLBA. Os cientistas utilizam a técnica de interferometria de longa linha de base, que liga radiotelescópios em todo o mundo para formar um telescópio virtual do tamanho da Terra. Isto fornece a mais alta resolução disponível em astronomia, permitindo-lhes estudar os detalhes finos de jatos cósmicos distantes.

"Quando começámos o MOJAVE, a ideia de um dia ligar diretamente jatos de buracos negros distantes a neutrinos cósmicos parecia ficção científica. Hoje, as nossas observações estão a torná-la realidade", afirma Anton Zensus, diretor do Instituto Max Planck de Radioastronomia e cofundador do programa.

Este resultado reforça a ligação entre jatos relativísticos, neutrinos altamente energéticos e o papel dos campos magnéticos na formação de aceleradores cósmicos - um marco na astronomia multimensageira.

// Sociedade Max Planck (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)

Quer saber mais?

Blazar:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
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VLBA (Very Long Baseline Array):
NRAO
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