Os buracos negros supermassivos são notoriamente devoradores de sujeira, mas o gigante no coração da galáxia espiral NGC 3783 realmente leva o bolo – e depois o arremessa para o espaço a um quinto da velocidade da luz.
Os astrônomos detectaram recentemente um vendaval de partículas quentes e carregadas em erupção deste buraco negro na sequência de uma poderosa Explosão de raios X que ocorreu apenas algumas horas antes. Como um dos coautores do estudo, Matteo Guainazzi, descreveu em um comunicado, imagine uma tempestade cósmica “semelhante às explosões que irrompem de o solmas em uma escala quase grande demais para ser imaginada.” Guainazzi é um cientista do projeto no Agência Espacial Europeiatelescópio de raios X XRISM da empresa, que levou a esses resultados.
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Liberando uma tempestade cósmica
Os astrônomos que usaram o XRISM detectaram pela primeira vez uma breve, mas intensa explosão de radiação de raios X em erupção na área ao redor do buraco negro. Algumas horas depois, o XRISM captou a rajada de vento liberada da mesma área, acelerando a 134 milhões de milhas (216 milhões de quilômetros) por hora. Os instrumentos do XRISM mediram a velocidade e a estrutura do vento e identificaram a sua origem, enquanto os instrumentos no Raio X XMM-Newton telescópio ajudou a medir a extensão da tempestade cósmica. O astrofísico holandês Liyi Gu, da Organização de Pesquisa Espacial, que é outro autor do estudo, e seus colegas dizem que o processo que gerou a tempestade não é muito diferente do processo que causa erupções solares e ejeções de massa coronal do nosso próprio Sol – apenas em uma escala gigantesca.
“Os ventos em torno deste buraco negro parecem ter sido criados à medida que o campo magnético emaranhado do núcleo galáctico ativo subitamente se ‘destorceu’”, disse Guainazzi.
O campo magnético ao redor do nosso sol é inquieto. Ele está constantemente em movimento e, às vezes, suas linhas de campo magnético se rompem e depois se reconectam. That violent severing and rejoining kicks off a solar flare, a short burst of radiation from the sun’s surface. O mesmo processo muitas vezes lança uma enorme bola de plasma (partículas de gás carregadas eletricamente) no espaço.
Mas o buraco negro supermassivo escondido no núcleo da NGC 3783 tem 30 milhões de vezes a massa do nosso humilde Sol, e o campo magnético que se contorce é milhões de vezes mais forte, por isso, quando as suas linhas se rompem e se reconectam, o clarão resultante é uma erupção de poder quase insondável.
E, embora uma típica ejeção de massa coronal irrompa do nosso Sol a mais de 3 milhões de milhas (4,8 milhões de quilómetros) por hora, lembre-se de como a rajada de vento do buraco negro supermassivo da NGC 3783 atingiu mais de 134 milhões de milhas por hora. That’s about 0.2C, or 20% of the speed of light (just barely fast enough to be considered relativistic, if you’re counting).
Acessos de raiva supermassivos e o destino das galáxias
Buracos negros supermassivos (pelo menos aqueles que extraem ativamente material de suas galáxias hospedeiras) são conhecidos por produzir jatos relativísticos: correntes de plasma que explodem em direções opostas a partir de seus pólos magnéticos. Alguns pares de jatos relativísticos podem estender-se por mais de um milhão de anos-luz, mais largos do que os braços das suas galáxias hospedeiras. Estes jatos podem atingir velocidades muito mais próximas da velocidade da luz e durar muito mais tempo do que esta recente explosão única, mas são alimentados (em parte) por processos semelhantes ao que acontece no campo magnético em torno de um buraco negro supermassivo.
Jatos relativísticos e explosões quase relativísticas como esta não são os únicos processos que acontecem nas bordas dos buracos negros supermassivos. A área do espaço perto de um buraco negro, chamada disco de acreção, é uma região onde dançam poderosas linhas de campo magnético e onde a matéria é acelerada a velocidades verdadeiramente ridículas à medida que cai em direção ao buraco negro – e onde essa velocidade, e explosões ocasionais de energia, podem lançar essa matéria para o espaço e, por vezes, para fora da sua galáxia hospedeira.
Esta explosão de vento cósmico recentemente observada dá aos astrofísicos um vislumbre dos detalhes mecânicos de pelo menos um destes processos, e isso pode ajudar a desvendar algumas das formas pelas quais os hábitos alimentares vorazes, mas muitas vezes confusos, de um buraco negro supermassivo moldam o futuro da sua galáxia.
Se um buraco negro puxar demasiado material demasiado depressa, ou se lançar demasiado material para fora da sua galáxia hospedeira, pode cortar o seu próprio fornecimento de alimentos e paralisar a formação de estrelas na galáxia. Por outro lado, empurrar explosões de plasma de volta para a galáxia pode desencadear novas ondas de formação estelar. É um ciclo de feedback complicado e que os físicos desejam entender com mais detalhes.
“Os núcleos galácticos ativos e ventosos também desempenham um grande papel na forma como as suas galáxias hospedeiras evoluem ao longo do tempo e na forma como formam novas estrelas”, disse Camille Diez, pesquisador da ESA, co-autor do estudo, num recente comunicado de imprensa. “Por serem tão influentes, saber mais sobre o magnetismo dos núcleos galácticos ativos e como eles provocam ventos como estes é fundamental para compreender a história das galáxias em todo o universo.”
Um artigo sobre este trabalho foi publicado em 9 de dezembro na revista Astronomia e Astrofísica.
