Pela primeira vez, a massa giratória que circunda um buraco negro monstruoso foi medida

Um buraco negro supermassivo ativo é uma das maiores maravilhas do cosmos.

Um objeto denso e invisível que pode ter bilhões de vezes a massa do nosso Sol é cercado por um vasto disco e toro de material, brilhando com luz enquanto gira para o centro do buraco negro. Uma pesquisa realizada pela Sociedade Astronômica Americana, foi publicada no The Astrophysical Journal Letters. 

Um buraco negro é uma espécie de abismo cósmico que suga para si tudo o que se aproxima – a uma determinada distância – dele. Uma região do espaço-tempo em que o campo gravitacional é tão intenso que nada — nenhuma partícula ou radiação eletromagnética como a luz — pode escapar. A teoria da relatividade geral prevê que uma massa suficientemente compacta pode deformar o espaço-tempo para formar um buraco negro.

Mapear estrelas em constelações em relação umas às outras, mas saber quais estão mais próximas e quais estão mais distantes é muito mais difícil de medir.

Pela primeira vez, uma detecção inequívoca de luz infravermelha próxima revela os arredores do disco de acreção massivo em torno de um buraco negro supermassivo centenas de milhões de vezes a massa do nosso Sol, em uma galáxia chamada III Zw 002 a cerca de 1,17 bilhão de anos-luz de distância.

Essas detecções, lideradas pela astrônoma Denimara Dias dos Santos, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais do Brasil, revelaram o disco de acreção a cerca de 52 dias-luz do buraco negro. Essa medição permitirá uma melhor compreensão de como os buracos negros gigantes se alimentam.

O material ao redor de um buraco negro é difícil de reconstruir. Apesar de seu tamanho e brilho do material circundante, as distâncias entre nós e sua galáxia significam que eles ainda são muito pequenos para resolver muitos detalhes.

Incapaz de obter imagens do material diretamente, a luz capturada de sua galáxia circundante é analisada em busca de assinaturas específicas que indicam a presença de um disco de acreção.

Uma dessas assinaturas é o que é conhecido como um pico duplo no espectro de emissão. Isso ocorre como resultado da rotação. Emissão é a luz que é emitida quando um átomo excitado perde energia; Essa energia se manifesta como um brilho, com o comprimento de onda dependente do elemento do átomo.

Agora, imagine um disco de acreção ao redor de um buraco negro como um registro em uma plataforma giratória. Parte do disco está se movendo em sua direção; a outra parte está se afastando. A parte do disco que está se movendo em nossa direção está empurrando a luz para que os comprimentos de onda diminuam; enquanto a parte que se afasta a estica.

Isso significa que a emissão de um elemento específico aparece em dois comprimentos de onda, produzindo um pico duplo no espectro.

Picos duplos em torno de buracos negros supermassivos já foram detectados antes, mas detecções anteriores se originam de um ponto relativamente próximo ao buraco negro, conhecido como região da linha estreita. Isso não dá muitas informações sobre a extensão total do disco de acreção.

Dias dos Santos e seus colegas encontraram dois picos duplos – e ambos não eram da região da linha estreita, mas muito mais longe do buraco negro, no que é conhecido como a região da linha larga do disco de acreção.

Entendendo o processo de medição

Esta é a primeira detecção de picos duplos na região da linha larga, e a primeira detecção de picos duplos usando um instrumento de infravermelho próximo.

Pela primeira vez, a detecção desses perfis de pico duplo coloca restrições firmes na geometria de uma região que, de outra forma, não é possível resolver. E agora temos evidências claras do processo de alimentação e da estrutura interna de uma galáxia ativa.

 diz o astrofísico Alberto Rodríguez-Ardila, do Laboratório Nacional de Astrofísica no Brasil.

O primeiro pico duplo, a partir da parte interna da região da linha larga, foi o hidrogênio. A modelagem sugere que isso estava a uma distância de 16,77 dias-luz do buraco negro.

A segunda, uma detecção de oxigênio, foi da periferia da região, a cerca de 18,86 dias-luz do buraco negro. A modelagem também sugere que a região da linha larga se estende a um raio de 52,43 dias-luz do buraco negro.

São 9.078 unidades astronômicas. Para colocar isso em perspectiva, Plutão está a 40 unidades astronômicas do Sol.

Isso parece enorme, e para nós é, mas é bastante consistente com as tentativas de medir o tamanho dos discos de acreção usando ecos de luz que salta da borda interna do toro, um tamanho que os pesquisadores se referem em seu artigo como “compacto”.

A equipe continuará monitorando a galáxia para ver se seu comportamento contínuo corresponde às suas previsões.

Esta descoberta nos dá informações valiosas sobre a estrutura e o comportamento da região da linha larga nesta galáxia em particular, lançando luz sobre os fascinantes fenômenos que acontecem em torno de buracos negros supermassivos em galáxias ativas.

diz Rodriguez-Ardila.

Fonte: Texto traduzido e compartilhado sob licença Creative Commons do original ScienceAlert