Uma correlação curiosa entre a massa de um buraco negro central de uma galáxia e a velocidade das estrelas numa estrutura vasta e aproximadamente esférica conhecida como "bojo" tem intrigado os astrónomos durante anos. Uma equipa internacional liderada por Francesco Tombesi do Centro Aeroespacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, identificou um novo tipo de escoamento conduzido por buracos negros que parece ser suficientemente poderoso e comum para explicar esta ligação.
A maioria das grandes galáxias contém um buraco negro central com milhões de vezes a massa do Sol, mas as galáxias com buracos negros mais massivos possuem bojos que contêm, em média, estrelas velozes. Esta ligação sugere algum tipo de mecanismo de feedback entre o buraco negro da galáxia e os seus processos de formação estelar. No entanto, não havia nenhuma explicação adequada de como a actividade do buraco negro massivo, que afecta fortemente uma região com várias vezes o tamanho do nosso Sistema, podia influenciar o bojo galáctico, regiões aproximadamente um milhão de vezes maiores.
"Este era um verdadeiro enigma. Tudo apontava para que os buracos negros supermassivos conduzissem esta ligação, mas só agora estamos a começar a compreender como o fazem," afirma Tombesi.
 |
Os buracos negros supermassivos nas galáxias activas podem produzir jactos estreitos (laranja) e jactos mais largos (azul-cinzento) conhecidos como fluxos ultra-rápidos, poderosos o suficiente para regular tanto a formação estelar na galáxia como o crescimento do buraco negro. Na ampliação está um buraco negro e o seu disco de acreção.
Crédito: ESA/AOES Medialab
(clique na imagem para ver versão maior) |
| |
Os buracos negros activos recebem o seu poder ao "alimentarem-se" gradualmente de gás muito quente em torno de um vasto disco. Este disco quente situa-se dentro de uma coroa de partículas energéticas, e embora ambos sejam fortes fontes de raios-X, esta emissão não consegue explicar as propriedades da galáxia como um todo. Perto do limite interior do disco, uma fracção de matéria em órbita de um buraco negro é regularmente redireccionada para fora sob a forma de um jacto de partículas. Embora estes jactos possam expelir material a metade da velocidade da luz, as simulações computacionais mostram que permanecem estreitos e depositam a maioria da sua energia bem para lá das regiões de formação estelar da galáxia.
Os astrónomos suspeitavam que lhes faltava algo. Ao longo da última década, emergiram novas evidências de um novo tipo de fluxo exterior conduzido por buracos negros. No centro de algumas galáxias activas, as observações em raios-X, em comprimentos de onda correspondentes àqueles do ferro fluorescente, mostram que esta radiação é absorvida. Isto significa que as nuvens de gás mais frio devem situar-se em frente da fonte de raios-X. Mais: estas linhas espectrais absorvidas estão deslocadas das suas posições normais para comprimentos de onda mais curtos -- isto é, com um desvio para o azul, o que indica que as nuvens estão dirigir-se na nossa direcção.
Em dois estudos publicados previamente, Tombesi e colegas mostraram que estas nuvens representam um tipo distinto de escoamento. No estudo mais recente, que aparece na edição de 27 de Fevereiro da revista mensal da Sociedade Astronómica Real, os investigadores estudaram 42 galáxias activas vizinhas usando o satélite XMM-Newton da ESA para descobrir a localização e propriedades destes denominados "fluxos ultra-rápidos". As galáxias foram seleccionadas a partir do catálogo "All-Sky Slew Survey" produzido pelo satélite RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) da NASA, todas localizadas a menos de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.
Os fluxos apareceram em 40% da amostra, o que sugere que são características comuns das galáxias com buraco negros centrais. Em média, a distância entre as nuvens e o buraco negro central é menos de um-décimo de um ano-luz. A sua velocidade média é aproximadamente 14% da velocidade da luz e a equipa estima que a quantidade de material necessário para alimentar este escoamento ronde uma massa solar por ano -- comparável à velocidade de acreção destes buracos negros.
"Embora mais lentos que os jactos de partículas, estes jactos ultra-rápidos possuem velocidades muito superiores em relação a outros tipos de fluxos galácticos, o que os torna muito mais poderosos," explica Tombesi.
"Têm o potencial para desempenhar um papel principal na transmissão de efeitos de feedback de um buraco negro para a galáxia."
Ao remover massa que de outro modo caía para o buraco negro supermassivo, os fluxos ultra-rápidos travam o seu crescimento. Ao mesmo tempo, retiram gás das regiões de formação estelar no bojo galáctico, diminuindo e até parando a formação estelar nestas regiões ao afastar as nuvens de gás que representam o material bruto da construção de novas estrelas. Tal cenário explica naturalmente a ligação observada entre o buraco negro de uma galáxia activa e as suas estrelas no bojo.
Tombesi e a sua equipa antecipam melhorias significativas na compreensão do papel dos fluxos ultra-rápidos graças ao telescópio japonês de raios-X Astro-H, com lançamento previsto para 2014. Entretanto, pretende focar-se na determinação detalhada dos mecanismos físicos que dão origem aos fluxos ultra-rápidos, um elemento importante na compreensão do panorama geral de como as galáxias activas se formam, se desenvolvem e crescem.
Links:
Notícias relacionadas:
ESA (comunicado de imprensa)
NASA (comunicado de imprensa)
PHYSORG.com
Buracos negros supermassivos:
Wikipedia
O que é um buraco negro (Hubblesite)
Observatório XMM-Newton:
ESA
Wikipedia |
.jpg)
