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Buraco negro supermassivo em crescimento é visto reciclando gás

Um buraco negro em fase de crescimento foi observado em resolução sem precedentes, permitindo aos astrônomos compreender o que acontece com o gás por lá

8 nov 2023 - 22h01
(atualizado em 9/11/2023 às 11h10)
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Uma equipe internacional de cientistas analisou o núcleo da galáxia Circinus, onde habita um buraco negro supermassivo ativo, e obteve imagens em resolução sem precedentes. Com isso, eles puderam observar o gás a uma distância inédita do núcleo galáctico, refinando ainda mais os modelos da dinâmica em ambientes desse tipo.

Foto: hon_hon_zaza/Envato / Canaltech

A galáxia Circinus fica a cerca de 13 milhões de anos-luz de distância da Terra e, nessa pesquisa, foi observada com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Graças à alta resolução dos instrumentos, os autores puderam estudar os processos de reciclagem do gás em torno do buraco negro na forma de um disco.

Quando os gases próximos ao centro galáctico se acumulam muito perto dos buracos negros supermassivos, a gravidade acelera suas velocidades. Com isso, os gases são aquecidos a temperaturas extremas e brilham em diversos comprimentos de onda — brilho esse que pode ultrapassar toda a luz da própria galáxia hospedeira.

Mas o processo é um pouco mais intrigante e difícil de observar em maiores detalhes. Para entender o que realmente acontece no lado do disco de gás mais perto do buraco negro, são necessárias imagens de altíssima resolução. As observações já conseguiram dados de gases a distâncias de 100.000 anos-luz das galáxias e da escala de poucas centenas de anos-luz no centro galáctico.

O problema é que ainda há gases e dinâmicas intensas ocorrendo a distâncias ainda mais próximas do buraco negro supermassivo. Sem observações dessas regiões, os modelos de evolução desses objetos vão ficar incompletos. Felizmente, o buraco negro em Circinus ainda está em fase de crescimento e pode perfeitamente servir para esse tipo de estudo.

A região central da Galáxia Circinus, com estrutura inclinada das regiões externas para as internas e a região central parecendo um disco. O tamanho do disco central de gás denso, destacado em verde, é de aproximadamente 6 anos-luz (Imagem: Reprodução/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Izumi et al.)
A região central da Galáxia Circinus, com estrutura inclinada das regiões externas para as internas e a região central parecendo um disco. O tamanho do disco central de gás denso, destacado em verde, é de aproximadamente 6 anos-luz (Imagem: Reprodução/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Izumi et al.)
Foto: Canaltech

As observações com o ALMA forneceram uma imagem de 1 ano-luz de resolução, revelando detalhes inéditos para os astrofísicos. Eles descobriram que a instabilidade gravitacional associada ao disco de gás conduz material em direção ao buraco negro, e que isso ocorre porque o próprio disco de gás ganha uma força gravitacional que não podia se equilibrar com a pressão exercida pelo seu próprio movimento.

Com isso, segundo os dados do ALMA, o gás do disco entra em colapso sob o seu próprio peso e forma estruturas complexas. Elas não podem manter um movimento estável e, consequentemente, caem rapidamente em direção ao buraco negro. Há um porém: apenas 3% dela segue esse percurso de captura pela gravidade do objeto supermassivo.

Se você estiver se perguntando o que acontece com o restante da matéria, o estudo revela que ele é ejetado pela alta energia do núcleo galáctico. A quantidade de gás que flui primeiro em direção ao buraco negro é cerca de 30 vezes maior que o necessário para sustentar a atividade do centro galáctico; portanto, a maior parte não contribui para o crescimento do objeto.

Isso não significa que esse gás é descartado: ele forma fluxos atômicos ou moleculares de baixa velocidade e, devido à gravidade intensa do buraco negro, acabam voltando ao centro galáctico — um ciclo semelhante a um chafariz, por exemplo. A equipe espera confirmar esses processos estudando outros buracos negros supermassivos com o ALMA.

A pesquisa foi publicada na revista Science.

Fonte: ALMA, Science

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