Um algoritmo de aprendizado de máquina permitiu reconstruir o deslocamento do plasma em um jato lançado pelo buraco negro supermassivo no centro da galáxia 3C 345. O resultado é um vídeo de alta resolução que reúne diferentes informações sobre a estrutura e o movimento do material.
A equipe combinou 116 imagens registradas entre 1995 e 2022. O processamento foi feito com o Kine, modelo baseado em redes neurais que aprimora as observações e permite acompanhar a evolução do jato em vez de analisar cada imagem isoladamente.
O vídeo reúne três perspectivas: a intensidade total, a polarização, usada como indicador do campo magnético, e o fluxo óptico, que representa a velocidade projetada. De acordo com os pesquisadores, o método alcança resolução aproximadamente quatro vezes maior que a de abordagens convencionais e contraste 140 vezes maior.
Velocidade aparente acima do limite físico
A precisão das imagens permitiu estudar o movimento do plasma com mais detalhes. Em determinadas regiões, o material parece se deslocar mais rápido que a luz. Esse efeito não indica uma violação do limite físico: ele resulta da geometria da observação e do ângulo em que o jato é visto.
Como os objetos se movem em três dimensões, mas aparecem projetados em uma espécie de abóbada celeste bidimensional, materiais que viajam muito próximos à velocidade da luz podem parecer mais rápidos do que realmente são. A equipe calculou que a maior parte do gás apresenta velocidade aparente projetada entre nove e 12 vezes a velocidade da luz. Nas áreas mais brilhantes, esse valor fica entre dez e 13 vezes.
A expectativa era que essas regiões luminosas fossem frentes de choque e, por isso, se movessem muito mais depressa que o material ao redor. Os dados, porém, não indicaram essa relação. Os autores não encontraram evidências de que os componentes brilhantes em movimento sejam áreas fortemente afetadas por choques.
A ausência de correlação entre as estruturas luminosas e os picos de polarização também enfraqueceu a interpretação baseada em frentes de choque. A hipótese não foi totalmente descartada, mas os resultados levantaram novas questões sobre o funcionamento desses jatos relativísticos.
Origem e próximos usos
A 3C 345 é um blazar, tipo de galáxia extremamente ativo cujo núcleo libera um jato com gás e plasma em velocidades próximas à da luz. A origem está associada a um buraco negro supermassivo que pode estar orbitado por um segundo buraco negro. A variação do jato chama a atenção dos astrônomos há décadas.
Parte dos pesquisadores também trabalhou no Event Horizon Telescope, projeto responsável pela primeira imagem de um buraco negro supermassivo. Segundo a equipe, o algoritmo poderá ser usado quando for possível produzir o primeiro vídeo do horizonte de eventos de um buraco negro.
O estudo foi publicado na revista Nature.
