Um buraco negro gigante no centro de uma galáxia elíptica massiva parece deixar sua marca no brilho de raios-X ao seu redor, formando uma estrutura semelhante à letra “H”. Essa estrutura é encontrada em um novo mapa detalhado de raios-X do gás multimilionário em graus Celsius que circunda a galáxia Messier 84 (M84). Neste post, vamos explorar esse fenômeno intrigante e como ele se relaciona com a formação de buracos negros.
À medida que o gás é capturado pela força gravitacional do buraco negro, parte dele cai no abismo, nunca mais sendo vista. No entanto, outra parte do gás escapa desse destino e é lançada para longe do buraco negro na forma de jatos de partículas. Esses jatos podem empurrar cavidades no gás quente que circunda o buraco negro. Dada a orientação dos jatos em relação à Terra e ao perfil do gás quente, as cavidades em M84 formam o que parece ser a letra “H”. A estrutura em forma de H no gás é um exemplo de pareidolia, que é quando as pessoas veem formas ou padrões familiares em dados aleatórios. A pareidolia pode ocorrer em todos os tipos de dados, desde nuvens a rochas e imagens astronômicas.
Astrônomos usaram o Observatório de Raios-X Chandra da NASA para criar um mapa do gás quente (rosa) dentro e ao redor da M84, chegando a apenas cerca de 100 anos-luz de distância do buraco negro no centro da galáxia. Este gás irradia a temperaturas de dezenas de milhões de graus, tornando-o principalmente observável em raios-X. A enorme letra “H” tem cerca de 40.000 anos-luz de altura – aproximadamente metade da largura da Via Láctea. A imagem de rádio do National Science Foundation’s Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) (azul) revela os jatos que se afastam do buraco negro. Dados ópticos do Sloan Digital Sky Survey (branco) mostram a M84 e galáxias vizinhas. A letra H e a posição do buraco negro são rotuladas. Um gráfico adicional mostra um close-up da região marcada com um quadrado e rótulos separados para a galáxia e os jatos nas imagens ópticas e de rádio, respectivamente.
Pesquisadores estudando a M84 com o Chandra e o VLA descobriram que os jatos podem influenciar o fluxo do gás quente em direção ao buraco negro ainda mais do que a atração gravitacional do próprio buraco negro. Por exemplo, a equipe estima que a matéria está caindo em direção ao buraco negro do norte – ao longo da direção do jato visto em ondas de rádio – a cerca de 500 vezes a massa da Terra a cada ano, uma taxa que é apenas um quarto daquela de direções onde o jato não está apontando, a leste e oeste. Uma possibilidade é que o gás seja elevado ao longo da direção do jato pelas cavidades, retardando a taxa na qual o gás cai no buraco negro.
Os autores testaram um modelo chamado acreção de Bondi, onde toda a matéria dentro de uma certa distância de um buraco negro – efetivamente dentro de uma esfera – está próxima o suficiente para ser afetada pela gravidade do buraco negro e começar a cair para dentro na mesma taxa de todas as direções. (O círculo pontilhado na imagem em close-up está centrado no buraco negro e mostra a distância aproximada do buraco negro onde o gás deve começar a cair para dentro.) Este efeito recebe o nome do cientista Hermann Bondi, e “acretion” se refere à matéria caindo em direção ao buraco negro. Os novos resultados mostram que a acreção de Bondi não está ocorrendo na M84 porque a matéria não está caindo em direção ao buraco negro uniformemente de todas as direções.
A M84 é prima da Messier 87 (M87), a galáxia que contém o primeiro buraco negro fotografado com a rede global do Event Horizon Telescope, e, como a M87, também é membro do aglomerado de Virgem. O buraco negro supermassivo na M84, junto com aqueles em nossa galáxia, M87, NGC 3115 e NGC 1600, são os únicos próximos o suficiente da Terra ou massivos o suficiente para os astrônomos verem detalhes nas imagens do Chandra tão perto do buraco negro que o gás deveria estar caindo para dentro.
Assim como o buraco negro na M87, o de M84 também está produzindo um jato de partículas. No entanto, a fonte pontual de raios-X do material ainda mais próximo ao buraco negro é mais de dez vezes mais fraca para a M84. Isso permite um estudo mais detalhado do gás caindo em direção ao buraco negro na M84, mais distante, evitando que os raios-X fracos produzidos por esse gás sejam ofuscados pelo brilho dos raios-X da fonte pontual.
A descoberta da estrutura em forma de “H” na galáxia Messier 84 abre novos caminhos para a compreensão da dinâmica dos buracos negros e de como eles interagem com o gás ao seu redor. Essas observações detalhadas permitem aos astrônomos estudar o papel dos jatos de partículas e sua influência no fluxo do gás quente em direção ao buraco negro, além de fornecer informações importantes sobre a taxa de acreção de buracos negros e a possível ocorrência de acreção de Bondi. Essas descobertas têm implicações significativas para a nossa compreensão dos buracos negros e das galáxias que os abrigam, lançando luz sobre a natureza e o comportamento desses misteriosos objetos celestes.
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