PORQUE SE FORMAM NUVENS PERTO DE BURACOS NEGROS 19 de maio de 2020
Esta ilustração mostra um quasar, um tipo de núcleo galáctico ativo, rodeado por uma forma parecida a um "donut" e aglomerados chamados "nuvens". Estas nuvens começam pequenas mas podem crescer para medir mais de 1 parsec (3,3 anos-luz) de largura. Neste diagrama, as nuvens estão pelo menos a 1 parsec do "donut".
Crédito: Ilustração por Nima Abkenar
Assim que saímos dos majestosos céus da Terra, a palavra "nuvem" deixa de significar aquela estrutura branca de aparência fofa que produz chuva. Em vez disso, as nuvens do Universo são áreas irregulares de maior densidade do que o ambiente em seu redor.
Os telescópios espaciais observaram estas nuvens cósmicas na vizinhança de buracos negros supermassivos, objetos misteriosos e densos dos quais nenhuma luz pode escapar, com massas equivalentes a mais de 100.000 sóis. Há um buraco negro supermassivo no centro de quase todas as galáxias, e é chamado de "núcleo galáctico ativo" (NGA) se estiver a devorar muito gás e muita poeira nos seus arredores. O tipo mais brilhante de NGA é chamado "quasar". Apesar do buraco negro propriamente dito não poder ser visto, a sua vizinhança brilha com intensidade à medida que a matéria se desfaz perto do seu horizonte de eventos, o ponto de não retorno.
Mas os buracos negros não são realmente como aspiradores de pó; não sugam tudo o que se aproxima demais. Enquanto algum material em redor de um buraco negro cai diretamente, para nunca mais ser visto, parte do gás vizinho será arremessado para fora, criando uma concha que se expande durante milhares de anos. Isto porque a área perto do horizonte de eventos é extremamente energética; a radiação altamente energética de partículas em movimento veloz em redor do buraco negro pode ejetar uma quantidade significativa de gás para a vastidão do espaço.
Os cientistas esperariam que este fluxo gasoso fosse suave. Ao invés, é desajeitado, estendendo-se muito além de 1 parsec (3,3 anos-luz) do buraco negro. Cada nuvem começa pequena, mas pode expandir-se para ter mais de 1 parsec de largura - e pode até cobrir a distância entre a Terra e a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri.
O astrofísico Daniel Proga da Universidade do Nevada, em Las Vegas, compara estes aglomerados com grupo de carros que aguardam numa rodovia com sinais de trânsito construídos para regular o fluxo de tráfego. "De vez em quando temos um monte de carros," disse.
O que explica estes grupos no espaço profundo? Proga e colegas têm um novo modelo de computador que apresenta uma possível solução para este mistério, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, liderado pelo estudante de doutoramento Randall Dannen. Os cientistas mostram que o calor extremamente intenso, perto do buraco negro supermassivo, pode permitir que o gás flua para fora muito depressa, mas de uma maneira que também pode levar à formação de aglomerados. Se o gás acelerar muito rapidamente, não arrefecerá o suficiente para formar aglomerados. O modelo de computador leva estes fatores em consideração e propõe um mecanismo para fazer o gás viajar para longe, mas também para se agrupar.
"Perto da orla externa da concha, há uma perturbação que torna a densidade do gás um pouco menor do que costumava ser," disse Proga. "Isto faz com que este gás aqueça com muita eficiência. O gás frio, mais longe, está a ser retirado por essa perturbação."
Este fenómeno é um pouco como a flutuabilidade que faz os balões de ar quente flutuarem. O ar aquecido dentro do balão é mais leve do que o ar mais frio do lado de fora, e essa diferença de densidade faz o balão subir.
"Este trabalho é importante porque os astrónomos sempre precisaram de colocar nuvens num determinado local e com uma certa velocidade para se ajustarem às observações que vemos nos NGAs," disse Dannen. "Não costumavam preocupar-se com as especificidades de como as nuvens se formaram em primeiro lugar, e o nosso trabalho fornece uma potencial explicação para a formação destas nuvens."
Este modelo olha apenas para a concha de gás, não para o disco de material que gira em torno do buraco negro e que o está a alimentar. O próximo passo dos investigadores é examinar se o fluxo de gás é originário do próprio disco. Estão também interessados em resolver o mistério de porque é que algumas nuvens se movem extremamente depressa, na ordem dos 10.000 quilómetros por segundo.
