Astrônomos conseguiram transformar 27 anos de observações esparsas de um jato produzido nas proximidades de um buraco negro supermassivo em um vídeo contínuo e polarizado. O resultado não apenas mostra a evolução da estrutura com um nível de detalhe inédito, mas permitiu medir como diferentes regiões do plasma parecem se mover ao longo do jato.
O trabalho foi realizado com um novo método computacional chamado Kine, desenvolvido especificamente para reconstruir fontes variáveis observadas por interferometria de linha de base muito longa, conhecida pela sigla VLBI.
A equipe aplicou a técnica a 116 observações do blazar 3C 345, realizadas entre 1995 e 2022 pelo Very Long Baseline Array, dentro do programa de monitoramento MOJAVE. O estudo foi publicado em 26 de agosto na revista Nature.
Os resultados também trouxeram uma surpresa. Algumas estruturas brilhantes do jato, tradicionalmente interpretadas como ondas de choque viajando através do plasma, podem ter uma origem diferente nesse objeto.
De 116 observações para uma sequência contínua
Observar a evolução de um jato relativístico é um problema particularmente difícil.
A VLBI combina sinais recebidos por radiotelescópios muito distantes entre si, funcionando como um enorme telescópio virtual. Isso permite alcançar uma resolução angular excepcional, necessária para estudar regiões muito compactas de núcleos galácticos ativos.
Mas as observações não produzem simplesmente fotografias completas e contínuas.
Tradicionalmente, cada época de observação é reconstruída separadamente. Os pesquisadores então identificam estruturas brilhantes, frequentemente chamadas de componentes ou nós, e comparam suas posições em diferentes datas para determinar como se movimentaram.
É como tentar reconstruir os movimentos de uma cena utilizando apenas algumas fotografias tiradas em momentos diferentes.
O Kine aborda o problema de outra maneira.
Em vez de tratar cada observação isoladamente, o algoritmo processa todas as épocas simultaneamente e utiliza uma representação neural para aprender as relações espaciais e temporais existentes entre os dados. O resultado é uma representação contínua da distribuição de brilho que pode ser consultada em diferentes momentos.
Isso não significa que a inteligência artificial tenha simplesmente inventado os quadros existentes entre as observações. O método foi submetido a testes com dados sintéticos para verificar sua capacidade de reconstruir estruturas, movimentos e interpolações temporais. Para o conjunto de dados de 3C 345, os autores encontraram boa recuperação do movimento mesmo para quadros interpolados a vários meses das observações mais próximas.
O ganho obtido foi expressivo.
A reconstrução de 3C 345 alcançou resolução de aproximadamente 113 microssegundos de arco, cerca de quatro vezes melhor que o valor nominal das observações utilizadas.
A faixa dinâmica total chegou a aproximadamente 500 mil, cerca de 140 vezes superior à obtida pelos métodos tradicionais utilizados na comparação.
Mas a principal vantagem científica não está simplesmente em produzir imagens mais nítidas.
Como o vídeo é contínuo no tempo, os pesquisadores puderam aplicar técnicas de análise de movimento para estimar um campo de velocidades ao longo do jato.
Isso representa uma mudança importante em relação à estratégia tradicional de acompanhar apenas determinados pontos brilhantes.
Agora, é possível comparar o movimento dessas estruturas com o movimento aparente do plasma ao seu redor.
Um jato apontado quase diretamente para nós
3C 345 é um blazar localizado a um desvio para o vermelho de z = 0,593. Seu jato relativístico está orientado a apenas alguns graus de nossa linha de visão, aproximadamente entre 3 e 6,8 graus segundo os valores utilizados no estudo.
Essa geometria produz um efeito conhecido como movimento superluminal aparente.
Algumas estruturas parecem atravessar o céu a velocidades superiores à velocidade da luz. Isso não significa que matéria ou informação estejam realmente violando o limite imposto pela relatividade.
O efeito ocorre quando plasma viajando a uma velocidade próxima à da luz se desloca quase na nossa direção. A combinação entre a velocidade real extremamente alta e o tempo que a luz leva para chegar até nós faz com que o deslocamento projetado no céu pareça superluminal.
Esse fenômeno já era conhecido em 3C 345 havia décadas.
O que faltava era uma maneira de medir detalhadamente o movimento não apenas das estruturas brilhantes, mas também do fluxo que as envolve.
É justamente aí que apareceu um dos resultados mais interessantes.
Uma explicação utilizada anteriormente para os componentes brilhantes em movimento nos jatos relativísticos é que eles representariam ondas de choque viajando pelo plasma magnetizado.
Se esse cenário explicasse os componentes de 3C 345, os pesquisadores esperavam encontrar determinadas diferenças entre a velocidade dessas estruturas e a do fluxo ao redor, além de assinaturas correspondentes na polarização.
A nova reconstrução não encontrou essas evidências.
Os autores verificaram que as velocidades dos componentes brilhantes são da mesma ordem das velocidades médias do fluxo nas regiões correspondentes. Também não encontraram uma associação entre essas estruturas e os picos de polarização fracionária esperados para fortes choques.
Isso enfraquece, especificamente para 3C 345, a interpretação de que os componentes observados sejam regiões fortemente comprimidas por ondas de choque.
Os dados de polarização apontam para outra possibilidade: os nós podem corresponder a regiões localmente mais brilhantes e magneticamente energizadas, cuja emissão também é intensificada pela geometria e pelo movimento relativístico.
O resultado precisa ser interpretado com cautela.
Os pesquisadores não demonstraram que a explicação baseada em ondas de choque esteja errada para todos os jatos produzidos por núcleos galácticos ativos.
A análise foi realizada em 3C 345.
Jatos relativísticos apresentam comportamentos variados, e ondas de choque continuam sendo fisicamente possíveis e observadas ou inferidas em diferentes contextos.
A importância do Kine é justamente permitir que essa questão seja testada de maneira diferente em outras fontes.
O método pode ser aplicado a grandes programas de monitoramento e, segundo os pesquisadores, potencialmente produzir descrições cinemáticas completas de centenas de núcleos galácticos ativos.
O Kine não depende exclusivamente de objetos que mudam lentamente durante décadas.
Os pesquisadores também testaram o método em observações do M87* realizadas pelo Telescópio do Horizonte de Eventos e afirmam que ele pode ser aplicado a fontes que variam rapidamente, incluindo Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea.
O código e parte dos dados utilizados no estudo também foram disponibilizados publicamente pelos pesquisadores.
Existe ainda uma aplicação bastante diferente em perspectiva.
O problema matemático de reconstruir imagens a partir de dados interferométricos possui semelhanças com aquele encontrado na ressonância magnética. Os autores sugerem que abordagens derivadas do Kine poderão futuramente contribuir para reconstruções de estruturas em movimento dentro do corpo humano.
Na astronomia, porém, a consequência imediata é poder acrescentar algo que normalmente falta às imagens de altíssima resolução: o tempo.
Em vez de observar apenas onde estavam algumas regiões brilhantes em determinadas datas, os astrônomos passam a reconstruir como a estrutura inteira evoluiu.
No caso de 3C 345, isso já foi suficiente para mostrar que acompanhar o movimento do plasma pode contar uma história diferente daquela sugerida apenas pelos pontos mais brilhantes.
Sobre a Imagem: Fluxo de jato relativístico com resolução temporal em 3C 345. Crédito: Nature (2026).
Link do Estudo: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10988-5