A galáxia de explosão estelarCentaurus A, com seus jatos de plasma se estendendo por mais de um milhão de anos-luz, é considerada a radiogaláxia ativa mais próxima da Terra. Os dados de submilímetros de 870 mícrons, do LABOCA no APEX, são mostrados em laranja. Dados de raios X do Observatório de raios-X Chandra são mostrados em azul. Dados de luz visível do Wide Field Imager (WFI) no telescópio MPG/ESO de 2,2 m localizado em La Silla, Chile, mostram as estrelas de fundo e a faixa de poeira característica da galáxia em quase "cor verdadeira".
Um jato astrofísico é um fenômeno astronômico onde fluxos de matéria ionizada são emitidos como um feixe estendido ao longo do eixo de rotação.[1] Quando essa matéria muito acelerada no feixe se aproxima da velocidade da luz, os jatos astrofísicos tornam-se jatos relativísticos, pois mostram efeitos da relatividade especial.
A formação e alimentação de jatos astrofísicos são fenômenos altamente complexos que estão associados a muitos tipos de fontes astronômicas de alta energia. Eles provavelmente surgem de interações dinâmicas dentro de discos de acreção, cujos processos ativos são comumente conectados a objetos centrais compactos, como buracos negros, estrelas de nêutrons ou pulsares. Uma explicação é que os campos magnéticos emaranhados são organizados para direcionar dois feixes diametralmente opostos para longe da fonte central por ângulos de apenas alguns graus de largura (c. > 1%).[2] Os jatos também podem ser influenciados por um efeito de relatividade geral conhecido como arrasto de referenciais.[3]
Buracos negros centrais massivos em galáxias têm os jatos mais poderosos, mas sua estrutura e comportamento são semelhantes aos de estrelas de nêutrons menores e buracos negros. Esses sistemas de buracos negros supermassivos são frequentemente chamados de microquasares e mostram uma grande variedade de velocidades. O jato SS 433, por exemplo, tem velocidade média de 0.26c.[9] A formação de jatos relativísticos também pode explicar as explosões de raios gama observadas.
Os mecanismos por trás da composição dos jatos permanecem incertos,[10] embora alguns estudos favoreçam modelos em que os jatos são compostos de uma mistura eletricamente neutra de núcleos, elétrons e pósitrons, enquanto outros são consistentes com jatos compostos de plasma pósitron-elétron.[11][12][13] Espera-se que núcleos de traços varridos em um jato relativístico de pósitron-elétron tenham energia extremamente alta, pois esses núcleos mais pesados devem atingir velocidade igual à velocidade do pósitron e do elétron.
Rotação como possível fonte de energia
Por causa da enorme quantidade de energia necessária para lançar um jato relativístico, alguns jatos são possivelmente alimentados por buracos negros giratórios. No entanto, a frequência de fontes astrofísicas de alta energia com jatos sugere combinações de diferentes mecanismos indiretamente identificados com a energia dentro do disco de acreção associado e as emissões de raios-X da fonte geradora. Duas teorias iniciais foram usadas para explicar como a energia pode ser transferida de um buraco negro para um jato astrofísico:
Processo Blandford-Znajek.[14] Essa teoria explica a extração de energia de campos magnéticos ao redor de um disco de acreção, que são arrastados e torcidos pelo giro do buraco negro. O material relativístico é então lançado de maneira viável pelo aperto das linhas de campo.
Mecanismo Penrose.[15] Aqui, a energia é extraída de um buraco negro giratório por arrasto de referenciais, que mais tarde foi teoricamente comprovado como capaz de extrair energia e momento relativísticos de partículas[16] e, posteriormente, mostrou ser um possível mecanismo para a formação de jatos.[17] Este efeito inclui o uso de gravitomagnetismo relativista geral.
Jatos também podem ser observados a partir de estrelas de nêutrons giratórias. Um exemplo é o pulsarIGR J11014-6103, que possui o maior jato já observado na Via Láctea, e cuja velocidade é estimada em 80% da velocidade da luz (0.8c). Observações de raios-X foram obtidas, mas não há assinatura de rádio detectada nem disco de acreção.[18][19] Inicialmente, presumia-se que este pulsar girava rapidamente, mas medições posteriores indicam que a taxa de rotação é de apenas 15.9 Hz.[20][21] Uma taxa de rotação tão lenta e a falta de material de acreção sugerem que o jato não é movido por rotação nem por acreção, embora pareça alinhado com o eixo de rotação do pulsar e perpendicular ao movimento verdadeiro do pulsar.
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