Astrônomos desvendam a origem de ventos dos buracos negros

Estudo mostra que vento é formado em dois estágios, quando gás é ionizado e depois expulso do centro da galáxia

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A galáxia espiral NGC 1068 – Ilustração: Nasa/ ESA / A. van der Hoeven

O processo de formação dos ventos de gás ionizado emitidos pelos buracos negros é revelado em pesquisa do Instituto de Astronomia, Geofísica de Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. O trabalho dos astrônomos Daniel May e João Steiner mostra que o vento é formado em dois estágios, quando o gás é ionizado e em seguida expulso do centro da galáxia. As conclusões do estudo são descritas em artigo que acaba de ser publicado revista inglesa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ao contrário do que muitos pensam, os buracos negros não atraem e engolem tudo o que deles se aproxima. Na verdade, eles expulsam grande parte do gás do centro das galáxias. Isto ocorre graças ao vento de gás ionizado que é formado nas proximidades dos buracos negros. No caso dos buracos negros supermassivos, que existem no centro de grande parte das galáxias, eles emitem um vento que pode interagir com a própria galáxia, moldando a sua evolução ao longo do tempo.

Um dos mistérios nunca plenamente entendidos é como, onde e por que estes ventos são formados. O trabalho dos astrônomos responde a essas questões na galáxia paradigmática NGC 1068, a primeira galáxia na qual um núcleo ativo foi descoberto, por ser o mais brilhante do céu. O artigo A two-stage outflow in NGC 1068 (D. May, J. E. Steiner), publicado periódico Monthly Notices of the Astronomical Society (MNRAS 469, 994–1025, 2017, doi:10.1093/mnras/stx886) pode ser lido aqui.

Estágios

Conceito artístico ilustra um buraco negro supermassivo com emissão de ventos ultra-rápidos (linhas de luz-roxa) confinados pelo disco circundante.
Ilustração: Esa / Nasa

Os astrônomos mostraram que o vento é formado em dois estágios. No primeiro estágio, a forte radiação eletromagnética proveniente do disco na vizinhança do buraco negro (vento primário) impacta o toro de poeira localizado a três anos-luz do buraco negro. Esse impacto evapora o toro, ionizando e acelerando para fora parte do gás nele contido.

A segunda etapa de formação do vento, mais dramática, ocorre quando o vento primário e um poderoso jato de partículas, colimado por um forte campo magnético central, atinge uma grande nuvem de gás molecular (composto principalmente de moléculas de dois átomos de hidrogênio) localizada a 100 anos-luz de distância do buraco negro, ainda no centro da galáxia (que tem um diâmetro de 100 mil anos-luz). A energia injetada nesta nuvem é então espalhada através de um vento térmico (chamado vento secundário), sendo capaz de soprar o gás para regiões muito mais distantes do núcleo.

Os autores mostraram, ainda, que o vento formado em alta velocidade está confinado ao interior de uma geometria com forma de uma ampulheta, cujas “paredes” brilham na radiação emitida por gás de baixa velocidade. A descoberta destes novos mecanismos preenche uma importante lacuna no entendimento de como as galáxias se formaram. Para a realização deste trabalho, os autores usaram dados obtidos com óptica adaptativa no infravermelho, nos telescópios de oito metros de abertura do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile, e do Gemini Norte, no Havaí (Estados Unidos). A pesquisa recebeu apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

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Mais informações: (35) 3629-8115, e-mail dmay@usp.br, com Daniel May; (11) 3091-2713, e-mail steiner@usp.br, com João Steiner

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