Top thingy left
 
ALMA MERGULHA NA "ESFERA DE INFLUÊNCIA" DE BURACO NEGRO
9 de agosto de 2019

 


O ALMA fez as medições mais precisas de gás frio girando em torno de um buraco negro supermassivo - o gigante cósmico no centro da gigantesca galáxia elíptica NGC 3258. A elipse multicolorida reflete o movimento do gás que orbita o buraco negro, o azul indicando movimento na nossa direção e o vermelho indicando movimento para longe de nós. A caixa inserida representa como a velocidade orbital muda com a distância ao buraco negro. Descobriu-se que o material gira mais depressa quanto mais perto os astrónomos observavam do buraco negro, permitindo-lhes calcular com precisão a sua massa: uns impressionantes 2,25 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Telescópio Espacial Hubble (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey

 

O que acontece dentro de um buraco negro fica dentro de um buraco negro, mas o que acontece dentro da "esfera de influência" de um buraco negro - a região mais interna de uma galáxia onde a gravidade de um buraco negro é a força dominante - é de grande interesse para os astrónomos e pode ajudar a determinar a massa de um buraco negro bem como o seu impacto na sua vizinhança galáctica.

Novas observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão sem precedentes de um disco rodopiante de gás interestelar frio em torno de um buraco negro supermassivo. Este disco está no centro de NGC 3258, uma enorme galáxia elíptica a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra. Com base nestas observações, uma equipa liderada por astrónomos da Universidades A&M do Texas e da Universidade da Califórnia, em Irvine, determinou que este buraco negro tem uma massa equivalente a 2,25 mil milhões de sóis, o buraco negro mais massivo medido, até agora, com o ALMA.

Embora os buracos negros supermassivos possam ter massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, representam apenas uma pequena fração da massa de uma galáxia inteira. Isolar a influência da gravidade de um buraco negro das estrelas, do gás interestelar e da matéria escura é um grande desafio e requer observações altamente sensíveis em escala fenomenalmente pequenas.

"A observação do movimento orbital o mais próximo possível de um buraco negro é de vital importância quando se determina com precisão a massa do buraco negro," disse Benjamin Boizelle, investigador pós-doutorado da Universidade A&M do Texas e autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. "Estas novas observações de NGC 3258 demonstram o incrível poder do ALMA em mapear, com detalhes impressionantes, a rotação de discos gasosos em torno de buracos negros supermassivos."

Os astrónomos usam uma variedade de métodos para medir as massas dos buracos negros. Em galáxias elípticas gigantes, a maioria das medições vem de observações do movimento orbital de estrelas em redor do buraco negro, captadas no visível ou no infravermelho. Outra técnica, usando masers naturais de água (lasers no rádio) em nuvens de gás que orbitam em torno de buracos negros, fornece uma maior precisão, mas estes masers são muito raros e estão associados quase exclusivamente a galáxias espirais com buracos negros mais pequenos.

Ao longo dos últimos anos, o ALMA desbravou caminho ao utilizar um novo método para estudar buracos negros em galáxias elípticas gigantes. Cerca de 10% das galáxias elípticas contêm discos giratórios de gás frio e denso nos seus centros. Estes discos contêm monóxido de carbono (CO) gasoso, que pode ser observado com radiotelescópios no comprimento de onda milimétrico.

Usando o efeito Doppler da emissão das moléculas de CO, os astrónomos podem medir as velocidades das nuvens de gás em órbita, e o ALMA possibilita a resolução dos próprios centros de galáxias onde as velocidades orbitais são mais altas.

"A nossa equipa investiga galáxias elípticas próximas com o ALMA há já vários anos com o objetivo de encontrar e estudar discos de gás molecular girando em torno de buracos negros gigantes," acrescentou Aaron Barth da Universidade da Califórnia em Irvine, coautor do estudo. "NGC 3258 é o melhor alvo que já encontrámos, porque podemos rastrear a rotação do disco para mais perto do buraco negro do que em qualquer outra galáxia."

Tal como a Terra orbita o Sol mais depressa do que Plutão, pois é-lhe exercida uma maior força gravitacional, as regiões mais internas do disco de NGC 3258 orbitam mais depressa do que as partes mais externas devido à gravidade do buraco negro. Os dados do ALMA mostram que a velocidade de rotação do disco sobe de 1 milhão de quilómetros por hora na sua orla externa, a cerca de 500 anos-luz do buraco negro, para mais de 3 milhões de quilómetros por hora perto do centro do disco, a uma distância de apenas 65 anos-luz do buraco negro.

Os investigadores determinaram a massa do buraco negro modelando a rotação do disco, tendo em conta a massa adicional das estrelas na região central da galáxia e outros detalhes como a forma ligeiramente distorcida do disco gasoso. A deteção clara da rápida rotação permitiu que os cientistas determinassem a massa do buraco negro com uma precisão inferior a 1%, embora tenham estimado uma incerteza sistemática adicional de 12% na medição porque a distância até NGC 3258 não é conhecida com muita precisão. Mesmo considerando a incerteza na distância, esta é uma das medições mais precisas da massa de qualquer buraco negro para lá da nossa Galáxia.

"O próximo desafio é encontrar mais exemplos de discos giratórios quase perfeitos como este, para que possamos aplicar este método de medir massas de buracos negros numa amostra maior de galáxias," concluiu Boizelle. "Observações adicionais do ALMA, que atingirem este nível de precisão, ajudar-nos-ão a entender melhor o crescimento das galáxias e dos buracos negros por todo o Universo."

 


comments powered by Disqus

 


Impressão de artista de um disco de material girando em torno de um buraco negro supermassivo.
Crédito: NRAO/AUI/NSF


// NRAO (comunicado de imprensa)
// Universidade da Califórnia em Irvine (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
ScienceDaily
PHYSORG

NGC 3258:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

ALMA:
Página principal
ALMA (NRAO)
ALMA (NAOJ)
ALMA (ESO)
Wikipedia

ESO:
Página oficial
Wikipedia

 
Top Thingy Right