Buraco negro gigante escondido em poeira confirma teoria de 30 anos

Com informações do ESO - 17/02/2022

O painel esquerdo mostra uma imagem da galáxia ativa Messier 77. O painel da direita mostra uma vista em primeiro plano da região central desta galáxia, o seu núcleo galáctico ativo.
[Imagem: ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.]

Núcleos Ativos de Galáxias

Astrônomos descobriram que uma nuvem de poeira cósmica no centro da galáxia Messier 77 esconde um buraco negro supermassivo.

A descoberta confirmou previsões feitas há cerca de 30 anos e dá aos astrônomos novas pistas sobre os "núcleos ativos de galáxias", objetos cósmicos que se situam entre os mais brilhantes e enigmáticos que existem no Universo.

Os Núcleos Ativos de Galáxias (NAGs) são fontes extremamente energéticas impulsionadas por buracos negros supermassivos que se encontram no centro de algumas galáxias. Esses buracos negros se alimentam de enormes quantidades de gás e poeira cósmica. Antes de ser consumido, esse material espirala em direção ao buraco negro e grandes quantidades de energia são liberadas no processo, muitas vezes ofuscando todas as estrelas da galáxia.

Os NAGs têm intrigado os astrônomos desde que estes objetos brilhantes foram inicialmente observados, na década de 1950. Agora, uma equipe liderada por Violeta Gámez Rosas, da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, deu um passo fundamental para entender como eles funcionam e como eles se parecem de perto.

Para isso a equipe usou o interferômetro do VLT (Very Large Telescope), o gigantesco telescópio pertencente ao Observatório Europeu do Sul (ESO), instalado no Chile.

Tipos de núcleos ativos

Ao executarem observações extremamente detalhadas do centro da galáxia Messier 77, também conhecida por NGC 1068, Violeta e a sua equipe detectaram um anel espesso de gás e poeira cósmica que esconde um buraco negro supermassivo. Essa descoberta fornece evidências vitais para apoiar uma teoria de 30 anos, conhecida como Modelo Unificado dos NAGs.

Os astrônomos sabem que existem diferentes tipos de NAG. Por exemplo, alguns emitem na faixa de rádio, enquanto outros não; alguns NAGs brilham intensamente no visível, enquanto outros, como o da Messier 77, são bastante tênues nestes comprimentos de onda. O Modelo Unificado diz que, apesar destas diferenças, todos os NAGs apresentam a mesma estrutura básica: Um buraco negro supermassivo cercado por um espesso anel de poeira.

De acordo com este modelo, qualquer diferença na aparência dos NAGs se deve à orientação com que vemos a partir da Terra o buraco negro e o seu espesso anel. O tipo de NAG que vemos depende do quanto o anel obscurece o buraco negro, do nosso ponto de vista, escondendo-o completamente em alguns casos.

Os astrônomos encontraram anteriormente alguns indícios que dão suporte ao Modelo Unificado, incluindo a descoberta de poeira quente no centro da Messier 77. Contudo, restavam ainda dúvidas sobre se esta poeira poderia esconder completamente o buraco negro e, assim explicar porque é que este NAG brilha menos intensamente no visível do que outros.

"A verdadeira natureza das nuvens de poeira e o seu papel, tanto em alimentar o buraco negro como em determinar como é que o vemos a partir da Terra, têm sido questões centrais nos estudos dos NAGs nas últimas três décadas", explicou Violeta. "Apesar de nenhum estudo individual resolver todas as questões que temos sobre este assunto, o certo é que demos um grande passo em frente na nossa compreensão do funcionamento dos NAGs".

Os núcleos galácticos ativos são fontes extremamente energéticas alimentadas por buracos negros supermassivos.
[Imagem: ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.]

Modelo Unificado

As observações foram possíveis graças ao instrumento MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment), que combina a luz infravermelha coletada pelos quatro telescópios de 8,2 metros do VLT por meio da técnica de interferometria. A equipe utilizou este instrumento para observar o centro da Messier 77, localizado a 47 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação da Baleia.

"O MATISSE consegue observar uma ampla gama de comprimentos de onda infravermelhos, o que nos permite ver através da poeira e medir temperaturas com precisão. Como o VLTI é um interferômetro muito grande, temos efetivamente resolução suficiente para ver o que se passa em galáxias tão distantes como Messier 77. As imagens obtidas mostram detalhadamente variações em temperatura e absorção das nuvens de poeira situadas em torno do buraco negro," contou Walter Jaffe, coautor do trabalho.

Ao combinar as variações da temperatura da poeira (que vão desde a nossa temperatura ambiente até cerca de 1.200 ºC), causadas pela radiação intensa emitida pelo buraco negro, com mapas de absorção, a equipe conseguiu criar uma imagem detalhada da poeira e localizar a região onde deve estar o buraco negro.

A poeira, em um anel interno espesso e um disco mais extenso, com o buraco negro posicionado em seu centro, coincide com o previsto pelo Modelo Unificado.

"Os nossos resultados deverão nos ajudar a compreender melhor o funcionamento interno dos NAGs, assim como também podem nos ajudar a entender melhor a história da Via Láctea, que contém um buraco negro supermassivo no seu centro, que pensamos ter estado ativo no passado," concluiu Violeta.

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