Buraco negro ejeta jato de gás na galáxia M87

© Hubble (jatos ejetados por buraco negro)
 
Mais de treze anos de observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA têm permitido aos astrônomos fazerem um filme em time-lapse de um jato de gás super aquecido com 5000 anos-luz de comprimento que está sendo ejetado de um buraco negro supermassivo no centro da gigantesca galáxia elíptica M87. O vídeo dá aos astrônomos um entendimento melhor de como os buracos negros ativos moldam a evolução das galáxias. Enquanto a matéria cai completamente dentro de um buraco negro e não pode escapar devido a enorme atração gravitacional, a maior parte do material se localiza primeiramente numa região na órbita do buraco negro conhecida como disco de acreção.
 
Acredita-se que campos magnéticos ao redor do buraco negro arrastam parte do gás ionizado, ejetando-os em jatos de altíssima velocidade.  Buracos negros supermassivos centrais são os componentes fundamentais em todas as grandes galáxias”, disse Eileen T. Meyer, do Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Md., e principal autor desse novo estudo do Hubble. “A maior parte desses buracos negros são pensados como estando numa fase ativa, e os jatos energizados pelos buracos negros dessa fase ativa têm um papel fundamental na evolução das galáxias. Estudando os detalhes desse processo em galáxias mais próximas com um jato óptico, nós podemos esperar aprender mais sobre a formação das galáxias e sobre a física dos buracos negros de maneira geral”.
 
O filme do Hubble revela pela primeira vez que o rio de plasma dos jatos viajam em um movimento espiral. Esse movimento é considerado uma forte evidência de que o plasma pode viajar ao longo de um campo magnético que a equipe pensa que é enrolado como uma hélice. Acredita-se que o campo magnético surja do disco de acreção do material em rotação ao redor do buraco negro. Embora o campo magnético não possa ser observado, sua presença é inferida pelo confinamento do jato ao longo de um cone estreito emanando do buraco negro.
 
“Nós analisamos alguns anos de dados obtidos pelo Hubble de um jato relativamente próximo, que nos permitiu ver muitos detalhes”, disse Meyer. “A única razão que você vê o jato distante em movimento em poucos anos, é porque ele está viajando a altíssima velocidade. Meyer descobriu evidências para suspeitar da estrutural helicoidal do campo magnético em alguns locais ao longo do jato. Na parte externa do jato da M87, por exemplo, uma brilhante aglomeração de gás, chamada de nó B, parece fazer um movimento de zig e zag, como se estivesse se movendo ao longo de uma espiral. Algumas outras aglomerações de gás ao longo do jato também parecem fazer um loop ao redor de uma estrutura invisível.
 
“Observações passadas de jatos de buracos negros não podiam distinguir entre o movimento radial e o movimento lado a lado, assim elas não nos forneciam as informações detalhadas sobre o comportamento dos jatos”, explicou Meyer. A M87, reside no centro da vizinhança do aglomerado Virgo, com aproximadamente 2000 galáxias, localizado a 50 milhões de anos-luz de distância da Terra. O monstruoso buraco negro da galáxia é algumas bilhões de vezes mais massivo que o Sol. Em adição a isso, os dados do Hubble fornecem informações de por que o jato é composto de uma longa corrente de bolhas de gás, que parecem brilhar e apagar com o passar do tempo.
 
“A estrutura do jato é cheia de aglomerações. Seria esse um efeito balístico como o de balas de canhão arremessadas sequencialmente?”, pergunta Meyer. “Ou, existe alguma física particularmente interessante acontecendo ali, como uma onda de choque que é magneticamente dirigida?”
 
A equipe de Meyer encontrou evidência para ambos os cenários. “Nós encontramos coisas que se movem rapidamente”, disse Meyer. “Nós encontramos coisas que se movem lentamente. E nós encontramos coisas que são estacionárias. Esse estudo nos mostra que os aglomerados são fontes muito dinâmicas. A equipe de pesquisa gastou oito meses analisando 400 observações feitas com a Wide Field Planetary Camera 2 do Hubble e com a Advanced Camera for Surveys. As observações foram feitas entre 1995 e 2008. Alguns membros da equipe, contudo, observam a M87 por mais de 20 anos. Somente a visão extremamente aguçada do Hubble permitiu que a equipe de pesquisa pudesse medir o movimento do jato no céu por 13 anos.
 
A equipe de Meyer também mediu feições no plasma quente com uma resolução de 20 anos-luz de largura. É muito cedo para dizermos se todos os jatos gerados por buracos negros se comportam como o da M87. E por isso Meyer planeja usar o Hubble para estudar outros 3 jatos. “Sempre é perigoso ter somente um exemplo, pois ele pode ser exatamente o ponto fora da curva”, disse Meyer. “O buraco negro da M87 é a justificativa para observarmos mais jatos”.
 
Além de Eileen Meyer, os outros membros da equipe científica são William Sparks, John Biretta, Jay Anderson, Sangmo Tony Sohn, e Roeland van der Marel do STScI, Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Md., e Masnori Nakamura da Academia Sinica em Taipei, Taiwan.

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