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26 de fevereiro de 2024

Astrônomos Revelam Segredos Sobre O Gigantesco “Arroto” Dos Buracos Negros Supermassivos

Em um novo artigo que estuda o aglomerado de galáxias MS0735, os astrônomos conseguiram observar uma das explosões mais energéticas já vistas de um buraco negro supermassivo. De acordo com os astrônomos, isso é o que acontece quando você alimente um buraco negro e ele expelirá violentamente uma quantidade gigante de energia.

Buracos negros supermassivos são encontrados nas profundezas dos centros das enormes galáxias no centro dos aglomerados de galáxias. As atmosferas cheias de plasma dos aglomerados de galáxias são incrivelmente quentes – cerca de 50 milhões de graus Celsius – mas essas temperaturas quentes geralmente esfriam com o tempo, permitindo a formação de novas estrelas. Às vezes, o buraco negro reaquece o gás ao seu redor por meio de violentas explosões saindo de seu centro, impedindo o resfriamento e a formação de estrelas, em um processo chamado feedback.

Esses jatos poderosos criam imensas cavidades no meio quente do aglomerado, empurrando o gás quente para mais longe do centro do aglomerado e substituindo-o por bolhas emissoras de rádio. Deslocar um volume tão grande de gás requer uma quantidade enorme de energia (vários por cento da energia térmica total no gás do aglomerado), e entender de onde vem essa energia é de grande interesse para os astrofísicos. Ao aprender mais sobre o que resta do preenchimento dessas cavidades, os astrônomos podem começar a deduzir o que as causou em primeiro lugar.

A equipe de astrônomos usou o receptor MUSTANG-2 no GBT para obter imagens do MS0735 usando o efeito Sunyaev-Zeldovich (SZ), uma distorção sutil da radiação cósmica de fundo (CMB) devido ao espalhamento de elétrons quentes no gás do aglomerado. Para contextualizar, o CMB foi emitido 380 mil anos após o Big Bang e é o resplendor da origem do nosso universo há 13.8 bilhões de anos. Em torno de 90 GHz, onde o MUSTANG-2 observa, o sinal de efeito SZ mede principalmente a pressão térmica.

Com o poder do MUSTANG-2, os astrônomos puderam ver dentro dessas cavidades e começar a determinar com precisão o que elas contêm e por que elas não colapsam sob pressão.

Essas novas descobertas são as imagens SZ de alta fidelidade mais profundas já feitas do estado termodinâmico de cavidades em um aglomerado de galáxias, reforçando descobertas anteriores de que pelo menos uma parte do suporte de pressão nas cavidades é devido a fontes não térmicas, como partículas relativísticas, raios cósmicos e turbulência, bem como uma pequena contribuição de campos magnéticos. Os astrônomos sabiam que este era um sistema empolgante quando estudaram o núcleo de rádio e os lóbulos em baixas frequências, mas só agora começaram a ver a imagem completa.

Em contraste com pesquisas anteriores, as novas imagens produzidas pelo GBT consideram a possibilidade de que o suporte de pressão dentro das bolhas possa ser mais matizado do que se pensava anteriormente, misturando componentes térmicos e não térmicos. Além das observações de rádio, a equipe incorporou observações de raios-X existentes do Chandra X-ray Observatory da NASA , que fornecem uma visão complementar do gás visto pelo MUSTANG-2.

Observações futuras em múltiplas frequências podem estabelecer com mais precisão a natureza de quão exótica é a erupção do buraco negro. Este trabalho nos ajudará a entender melhor a física dos aglomerados de galáxias e o problema de feedback do fluxo de resfriamento que incomoda muito os astrônomos há algum tempo.

Fonte:

https://greenbankobservatory.org/burping-black-hole/

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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