Surpreendente descoberta de um jato de raios-X

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magem de raios-X do Chandra do quasar B3 0727 + 409. Este jato do quasar num alto redshift é incomum pois há pouca emissão de rádio associada a ele. As observações de rádio do Very Large Array são mostrados em contornos verdes. [Simionescu e outros. 2016]

Artigo traduzido de AAS Nova. Autor: Susanna Kohler.

Buracos negros supermassivos que residem em centros galácticos podem alimentar enormes jatos, brilhantes o suficiente para serem observados a partir de grandes distâncias. A recente descoberta de um jato no comprimentos de onda de raios-X, sem uma contrapartida de rádio aparente, tem implicações interessantes para a nossa compreensão de como esses gigantes distantes brilham.

Excesso de raios-X 

O quasar B3 0727 + 409 foi descoberto por acaso hospedando um jato de raios-X enquanto um grupo de cientistas, liderado por Aurora Simionescu (Institute of Space and Astronautical Sciences of the Japan Aerospace Exploration Agency), examinava observações do Chandra de outro objeto.

Os dados do Chandra revelam uma compacta e extensa emissão brilhante no núcleo do quasar B3  0727 + 409, com um comprimento previsto de aproximadamente 100 kpc. Também parece haver outra emissão de raios-X a uma distância de aproximadamente 280 KPC, que Simionescu e colaboradores especulam ser o ponto de final do jato.

O quasar está localizado em um redshift de z = 2.5 – o que torna este jato mais um entre poucos jatos de raios-X de alto redshift conhecidos até o momento. Mas o que o torna especialmente intrigante é que, embora os autores tenham pesquisado as observações de rádio recentes e os arquivos do quasar, a única contrapartida de rádio que encontraram foi uma pequena fonte perto do núcleo do quasar (que pode ser um nó no jato). Ao contrário do que é típico de jatos de quasares, dessa vez não houve emissão de rádio adicional significativa que coincidisse com o resto do jato de raios-X.

Fazendo os Jatos Brilharem 

Proporção do fluxo de raios-X e rádio vs. redshift, para os jatos de raios-X de quasares detectado pelo Chandra. B3 0727 + 409 é mostrado em vermelho (com e sem o nó de rádio). As curvas representam o modelos de espalhamento Compton-inverso com diferentes intensidades de campo magnético. [Simionescu e outros. 2016]
Proporção do fluxo de raios-X e rádio vs. redshift, para os jatos de raios-X de quasares detectado pelo Chandra. B3 0727 + 409 é mostrado em vermelho (com e sem o nó de rádio). As curvas representam o modelos de espalhamento Compton-inverso com diferentes intensidades de campo magnético. [Simionescu e outros. 2016]
O que isto significa? Para responder a isso, devemos considerar uma das questões pendentes sobre os jatos de quasares: quais processos de radiação dominam suas emissões? Um processo que possivelmente contribui para a emissão de raios-X é o espalhamento Compton-inverso de baixa energia cósmica de fundo (CMB) que arranca fótons dos elétrons do jato; esses fótons podem se espalhar para as energias de raios-X.

Curiosamente, há uma previsão testável associada a este mecanismo. Se este processo domina a emissão de raios-X de jatos de quasares, então a proporção de fluxo entre os jatos de raios-X/rádio aumentaria com redshift a (1+z)4, devido ao aumento da densidade de fótons CMB em maior redshift.

Até o momento, nossas limitadas detecções de raios-X de quasares de alto redshift têm tornado difícil testar essa previsão, mas o quasar B3 0727 + 409 oferece um ponto de dados extremamente útil. Quando os autores propuseram a proporção de fluxo raios-X/rádio de fluxo para o jato, eles acharam perfeitamente consistente com o cenário Compton-inverso.

Esta descoberta sugere que o mecanismo Compton-inverso pode ser de fato o que domina a radiação de raios-X de jatos como este. E uma vez que as nossas estratégias de observação atual se concentre no acompanhamento que o Chandra faz de brilhantes jatos de rádio conhecidos, isso poderia significar que há uma população inteira de sistemas semelhantes – com raio-X brilhantes e emissão de rádio fraca – que nós estamos perdendo!

Citação: A. Simionescu et al 2016 ApJ 816 L15. doi:10.3847/2041-8205/816/1/L15.

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