Os astrônomos descobriram um quasar distante – ou núcleo ativo de uma galáxia – que é alimentado por um buraco negro supermassivo que sopra ventos a velocidades recordes de 30% da velocidade da luz, cerca de 201 milhões de milhas (323 milhões de quilômetros) por hora. Este é o vento mais rápido de um buraco negro visto especificamente em comprimentos de onda ultravioleta.
O quasar movido por um buraco negro, conhecido como J2318, tem uma massa incrível de 1,7 mil milhões de vezes a do Sol e está localizado a cerca de 3 mil milhões de anos-luz de distância. Embora essa seja uma missa bastante típica para um buraco negro supermassivoa velocidade desses ventos é tudo menos típica, de acordo com Patrick Hall, membro da equipe e pesquisador da Universidade de York.
“Em termos de velocidade, o vento deste quasar poderia ser chamado de furacão de categoria 79”, disse Lucas Seaton, líder da equipe e pesquisador da Universidade de York. disse em um comunicado. “Cada categoria de furacão é cerca de 20% mais rápida do que a categoria abaixo dela. Chamar-lhe categoria 79 dá uma ideia de quão rápido é, mas é claro que este vento é diferente de tudo na Terra.”
Pensa-se que todas as grandes galáxias albergam no seu coração um buraco negro supermassivo com massas de milhões, ou mesmo milhares de milhões, de vezes a do o solmas nem todos esses titãs cósmicos alimentam quasares ou emitem ventos tão incrivelmente poderosos. Quasares ocorrem quando esses buracos negros supermassivos centrais estão rodeados por grandes quantidades de gás e poeira chamadas discos de acreção. Esses discos alimentam gradualmente os buracos negros.
Ventos do buraco negro vs. ventos da Terra
Como você pode imaginar, massas de milhões ou bilhões de vezes a do Sol geram forças gravitacionais incríveis, e isso significa que os discos de acreção podem ter forças de maré próprias poderosas que criam atrito e fazem com que brilhem intensamente em todo o espectro eletromagnético. Essa radiação também afasta a matéria dos discos de acreção na forma de intensos “ventos” de buracos negros.
“Nos quasares, vemos frequentemente ventos de gás empurrados para longe do buraco negro pela luz do quasar”, disse Seaton. “O vento em J2318 pode ser visto em comprimentos de onda ultravioleta em velocidades de até 30% da velocidade da luz. Ventos ainda mais rápidos podem ser vistos nos comprimentos de onda dos raios X, mas J2318 é o mais rápido já descoberto nos comprimentos de onda ultravioleta.”
O facto de os ventos dos buracos negros serem impulsionados pela radiação, empurrados por partículas de luz chamadas fotões que saltam dos átomos (e não causados pela pressão do ar) é o que torna estes vendavais cósmicos tão diferentes dos ventos atmosféricos da Terra.
“Os quasares emitem tantos fótons que esses pequenos empurrões resultam em velocidades extremas”, disse Seaton. “O problema é que os fótons também podem remover todos os elétrons dos átomos, tornando-os invisíveis. Como empurrar o gás às velocidades que vemos, mantendo intactos os íons de carbono e silício que vemos… é um grande quebra-cabeça!”
Para resolver este quebra-cabeça, a equipe recorreu a observações de dados feitas pelo SDSS-IV Time-Domain Spectroscopic Survey e pelo SDSS-V Black Hole Mapper como parte do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) mais amplo.
“Assim como um arco-íris espalha a luz do Sol em diferentes comprimentos de onda e cores, o SDSS espalha a luz de certas estrelas, galáxias e quasares no que chamamos de espectro”, disse Seaton. “A partir desses espectros, com a prática, os alunos aprendem a detectar quasares incomuns.”
Estes espectros detalhados do J2318 revelaram os ventos de alta velocidade deste quasar em luz ultravioleta. O estudo dos ventos de buracos negros como este é importante para compreender como as galáxias evoluem. Isso ocorre porque esses ventos são a forma como os buracos negros supermassivos trocam energia com seus lares galácticos. Em particular, esta energia poderia afastar o gás e a poeira que servem como matéria-prima para a formação de estrelas, extinguindo assim o nascimento de estrelas em galáxias.
“Esses fluxos extremos carregam quantidades incríveis de energia que podem afetar as galáxias ao seu redor. Eles servem como uma espécie de elo perdido: o feedback indescritível entre a região central ativa de uma galáxia e o resto da galáxia”, disse Paola Rodríguez Hidalgo, professora associada da Universidade de Washington em Bothell, no comunicado. “Embora este processo tenha sido incluído em simulações de formação de galáxias durante décadas, muito mais trabalho precisa ser feito para compreendê-lo a partir de observações e garantir que as simulações o administrem corretamente.”
A equipa e outros astrónomos continuarão a procurar ventos de buraco negro de alta velocidade na radiação ultravioleta, mas não estão confiantes de que encontrarão algum tão rápido como o de J2318.
A pesquisa da equipe foi publicada na quinta-feira (4 de junho) em O Jornal Astrofísico.
