8 de abr de 2016

Buraco negro gigante encontrado num lugar improvável

Esta simulação computacional mostra um buraco negro supermassivo no núcleo de uma galáxia. A região preta no centro representa o horizonte de eventos do buraco negro, a partir da qual a luz não consegue escapar à atração gravitacional do objeto. A forte gravidade do buraco negro distorce o espaço em seu redor. A luz das estrelas de fundo é esticada e desfocada à medida que outras estrelas passam perto do buraco negro. Crédito: NASA, ESA e D. Coe, J. Anderson e R. van der Marel (STScI)

Astrónomos descobriram um quasi-recorde de buraco negro supermassivo, com uma massa de 17 mil milhões de sóis, num lugar improvável: no centro de uma galáxia situada numa área pouco povoada do Universo. As observações, feitas pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio Gemini no Hawaii, podem indicar que estes objetos monstruosos podem ser mais comuns do que se pensava. Até agora, os maiores buracos negros supermassivos - aqueles com cerca de 10 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol - foram encontrados nos núcleos de galáxias muito grandes em regiões do Universo repletas de outras galáxias grandes. De facto, o atual detentor do recorde tem uma massa de 21 mil milhões de sóis e reside no enxame galáctico de Cabeleira de Berenice que contém mais de 1000 galáxias.

"O buraco negro supermassivo recém-descoberto reside no centro de uma gigantesca galáxia elíptica, NGC 1600, localizada num pequeno grupo de mais ou menos 20 galáxias," afirma a principal descobridora Chung-Pei Ma, astrónoma da Universidade da Califórnia-Berkeley e líder do Estudo MASSIVE, um levantamento das galáxias e buracos negros mais massivos no Universo local. Apesar de ser esperado encontrar um buraco negro gigantesco, numa galáxia massiva, por sua vez numa zona lotada do Universo - como encontrar um arranha-céus em Manhattan - parecia menos provável encontrar um nas "pequenas cidades" do Universo.

"Existem muito poucas galáxias do tamanho de NGC 1600 que residem em grupos galácticos de tamanho médio," afirma Ma. "Nós estimamos que esses grupos menores são cerca de 50 vezes mais abundantes do que os espetaculares enxames galácticos como o Enxame de Cabeleira de Berenice. Portanto, a questão agora é, 'será que é a ponta do iceberg?' Talvez existam mais buracos negros monstruosos que não vivem num 'arranha-céus em Manhattan', mas num 'prédio alto algures numa cidade pequena. Os investigadores também foram surpreendidos ao descobrir que o buraco negro é 10 vezes mais massivo do que tinham previsto para uma galáxia com esta massa. Com base em pesquisas anteriores de buracos negros pelo Hubble, os astrónomos tinham desenvolvido uma correlação entre a massa de um buraco negro e a massa do bojo central de estrelas da sua galáxia hospedeira - quanto maior o bojo galáctico, mais massivo é o buraco negro.

A galáxia elíptica no centro desta imagem, reside numa região pouco povoada do espaço. Uma ampliação da galáxia, chamada NGC 1600, pode ser vista na inserção, obtida perto do infravermelho pelo instrumento NICMOS do Hubble. Crédito: NASA, ESA e C.-P. Ma (Universidade da Califórnia, Berkeley); reconhecimento: DSS, STScI/AURA, Palomar/Caltech, UKSTU/AAO e A. Quillen (Universidade de Rochester)

Mas para a galáxia NGC 1600, a massa gigantesca do buraco negro ofusca, de longe, a massa do seu bojo relativamente escasso. "Parece que essa relação não funciona muito bem com os buracos negros extremamente massivos; são uma fração maior da massa da galáxia hospedeira," comenta Ma. Ma e colegas divulgaram a descoberta do buraco negro, localizado a cerca de 200 milhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Erídano, na edição de 6 de abril da revista Nature. Jens Thomas do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre em Garching, Alemanha, é o autor principal do artigo. Uma ideia que poderá explicar o tamanho monstruoso do buraco negro é que se fundiu com outro buraco negro há muito tempo atrás quando as interações entre galáxias eram mais frequentes. Quando duas galáxias se fundem, os seus buracos negros centrais assentam no núcleo da nova galáxia e orbitam-se um ao outro. As estrelas que caem perto do buraco negro binário, dependendo da sua velocidade e trajetória, podem na verdade roubar momento do par giratório e ganhar velocidade para escapar do núcleo da galáxia.

Esta interação gravitacional faz com que os buracos negros se movam lentamente para mais perto um do outro, eventualmente fundindo-se para formar um buraco negro ainda maior. O buraco negro supermassivo continua a crescer engolindo gás canalizado para o núcleo por colisões galácticas. Para se tornar assim tão massivo, o buraco negro terá que ter tido uma fase muito voraz, durante a qual devorou quantidades enormes de gás," explica Ma. As refeições frequentes consumidas por NGC 1600 também poderão ser a razão pela qual a galáxia reside numa "cidade pequena", com poucos vizinhos galácticos. NGC 1600 é a galáxia dominante do seu grupo galáctico, tendo pelo menos três vezes o brilho dos vizinhos. "Outros grupos como este raramente têm esta grande diferença de luminosidade entre a galáxia mais brilhante e a segunda mais brilhante," acrescenta Ma.

A maioria do gás da galáxia foi consumido há muito tempo atrás quando o buraco negro brilhou como um quasar brilhante devido à queda do material que era aquecido num plasma brilhante. "Agora, o buraco negro é um gigante adormecido," afirma Ma. "A única maneira que o encontrámos foi medindo as velocidades das estrelas aí perto, que são fortemente influenciadas pela gravidade do buraco negro. As medições de velocidade dão-nos uma estimativa da massa do buraco negro."

As medições de velocidade foram feitas pelo instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) acoplado ao telescópio Gemini Norte de 8 metros em Mauna Kea, Hawaii. Espectroscopicamente, o GMOS disseca a luz do centro da galáxia, revelando estrelas até 3000 anos-luz do núcleo. Algumas destas estrelas circulam em redor do buraco negro e evitam encontros íntimos. No entanto, as estrelas que se movem num percurso mais reto para fora do núcleo sugerem que já se aventuraram mais perto do centro e foram arremessadas, provavelmente pelos buracos negros gémeos.

As imagens de arquivo do Hubble, obtidas pelo instrumento NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), suportam a ideia dos buracos negros gémeos que empurram estrelas para fora. As imagens NICMOS revelaram que o núcleo da galáxia é invulgarmente ténue, indicando uma carência de estrelas próximas do centro galáctico. Um núcleo pobre em estrelas é o que distingue galáxias massivas das galáxias elípticas comuns, que têm centros muito mais brilhantes. Ma e colegas estimam que a quantidade de estrelas atiradas para fora da região central equivalha a 40 mil milhões de sóis, comparável a expulsar o disco inteiro da nossa Via Láctea.
Fonte: Astronomia Online


Planeta 9 vai ganhando cara

Planeta 9 vai ganhando cara


Lembra de quando eu falei que Mike Brown, o cara que matou Plutão, tinha anunciado que deveria haver um novo planeta velho no Sistema Solar? Eu mencionei o trabalho dele e seu colega Konstantyn Batygin nesse post algum tempo atrás. De acordo com ambos, deveria haver um planeta para muito além da órbita de Plutão, com aproximadamente 10 vezes a massa da Terra; ele seria um mini Netuno, ou uma super Terra. rown e Batygin não descobriram o tal planeta, na verdade, observando o alinhamento das órbitas de diversos objetos do cinturão de Kuyper (ou KBOs na sigla em inglês) a conclusão foi de que tal organização só poderia ser conseguida com a presença de um objeto dessa natureza. Com esse tamanho todo, não haveria dúvidas de que seria um novo planeta que vem atuando há bilhões de anos no Sistema Solar. A sua menor distância ao Sol estaria entre 150 e 200 vezes a distância Sol-Terra, e por isso sua influência nos planetas mais internos do sistema seria desprezível, de modo que ele nunca poderia ser detectado como aconteceu com Netuno, que perturba a órbita de Urano de tal forma que foi possível encontrar sua posição no céu. Além disso, a essa distância toda, que no ponto de maior afastamento poderia chegar a 700 vezes da distância Sol-Terra, ele brilharia muito pouco para ser encontrado por qualquer telescópio.

Baseada no estudo das órbitas alinhadas dos KBOs, a dupla Brown-Batygin mostrou qual deveria ser a órbita do tal planeta 9, mas impossível dizer em qual ponto dela ele deveria estar em um determinado dia. Inclusive, esta semana foi anunciada a descoberta de mais um KBO com órbita alinhada com os outros objetos mais antigos, segundo a dupla dinâmica, mais um indício da existência do corpo celeste. Até agora nada de concreto, apenas a órbita total foi possível de se calcular, basta pegar seu telescópio de 8 metros de diâmetro e botar para observar meses a fio...

Mas o tal planeta começa a ter cara e corpo. Dois astrônomos da Universidade de Berna, na Suíça, publicaram um artigo em que propõem duas características importantes do astro. Baseados em modelos evolutivos de planetas em sistema planetários desde a sua formação no disco protoplanetário, Esther Linder e Cristopher Mordasini chegaram a uma conclusão interessante: o planeta 9 não deve ser ter mais do que 4 raios terrestres e 10 vezes a massa da Terra. O planeta deve ter nascido muito maior que isso, mas ao longo dos bilhões de anos de vida no Sistema Solar foi perdendo massa e encolheu. Dessa forma, o planeta deve ser uma imensa pedra de gelo envolvida por uma atmosfera de hidrogênio e hélio.

Outro resultado interessante é que sua temperatura não deve ser superior a -226 graus Celsius. Nos cafundós do Sistema Solar não dava para esperar muito mais que isso. Aliás, ele deveria até mesmo ser mais frio, mas a circulação dos gases da atmosfera do planeta gera algum calor que, apesar de ser muito pouco, é muito mais que do que o calor absorvido diretamente da luz solar que o atinge, que é quase nada. Em números: o calor gerado internamente pelo planeta é mil vezes maior que o calor absorvido do Sol.

Eu sempre me perguntei por que Brown decidiu fazer a busca do planeta 9 usando câmeras no óptico, ou seja, na luz visível. Esse é o jeito tradicional, claro, mas tão distante assim, a luz refletida pelo planeta é muito pouca. Na minha opinião, fazer uma busca no infravermelho seria mais fácil, pois nesse comprimento de onda ele seria mais brilhante e, portanto, mais fácil de ser detectado. No comprimento de onda onde a emissão infravermelho do planeta é mais intensa, não há instrumentos em operação hoje, mas já houve alguns que, do espaço sideral mapearam o céu todo.

O resultado?

Nada, se tivessem achado alguma coisa, o planeta 9 estaria confirmado já há uns 5 anos. Acontece que esses satélites não tinham capacidade para encontrar nenhum corpo celeste, como um planeta gasoso, que tivesse menos de 20 vezes a massa da Terra. Ou seja, esse deve ser o limite de massa para esse possível planeta.

Bom, no infravermelho não tem instrumento e no visível é difícil, o que fazer?

Enquanto a nova geração de telescópios gigantes, com 20-30 metros de diâmetro não entram em operação, Mik Brown tem usado o telescópio japonês Subaru, que além de ter 8 metros de diâmetro, um dos maiores da atualidade, tem uma câmera que permite observar um grande campo de céu de uma só vez, economizando o trabalho. É o jeito.
Créditos: Cássio Barbosa - Observatório - G1
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