Os feixes dos Buracos Negros podem mudar de direção

Enormes buracos negros estão disparando poderosos feixes de partículas para o espaço – e depois mudando seu objetivo para disparar contra novos alvos. Esta descoberta, feita usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Very Long Baseline Array (VLBA) do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) da Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF), mostra que tipo de impacto generalizado os buracos negros podem ter em sua galáxia circundante e além. 

Crédito: Raio-X: NASA/CXC/Univ. Rádio embutido: NSF/NRAO/VLBA; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Uma equipe de astrônomos analisou 16 buracos negros supermassivos em galáxias cercadas por gás quente detectado em raios-X pelo Chandra. Usando dados de rádio do VLBA, operado pelo Observatório Nacional de Rádio Astronômico, eles estudaram as direções dos feixes – também conhecidos como jatos – de partículas disparadas a alguns anos-luz de distância dos buracos negros. Isso dá aos cientistas uma imagem de onde cada feixe está atualmente apontado, visto da Terra. Cada buraco negro dispara dois feixes em direções opostas.

A equipe então usou dados do Chandra para estudar pares de cavidades, ou bolhas, no gás quente que foram criadas no passado pelos feixes empurrando o gás para fora. A localização de grandes cavidades externas indica a direção que esses feixes apontavam milhões de anos antes. Os pesquisadores então compararam as direções dos feixes de rádio com as direções dos pares de cavidades.

"Descobrimos que cerca de um terço dos feixes agora estão apontando em direções completamente diferentes do que antes", disse Francesco Ubertosi, da Universidade de Bolonha, na Itália, que liderou o estudo. "Esses buracos negros da Estrela da Morte estão girando e apontando para novos alvos, como a estação espacial fictícia de Star Wars."

Os dados de raios-X e rádio indicam que os feixes podem mudar de direção ao longo de quase 90 graus em alguns casos, e ao longo de escalas de tempo entre um milhão de anos e algumas dezenas de milhões de anos.

"Considerando que esses buracos negros provavelmente têm mais de 10 bilhões de anos", disse o coautor Gerrit Schellenberger, do Centro de Astrofísica | Harvard Smithsonian (CfA), "consideramos rápida uma grande mudança de direção ao longo de alguns milhões de anos. Mudar a direção dos feixes gigantes de buracos negros em cerca de um milhão de anos é análogo a mudar a direção de um novo encouraçado em poucos minutos."

Os cientistas pensam que os feixes dos buracos negros e as cavidades que eles escavam desempenham um papel importante em quantas estrelas se formam em suas galáxias. Os feixes bombeiam energia para o gás quente dentro e ao redor da galáxia, impedindo que ele esfrie o suficiente para formar um grande número de novas estrelas. Se os feixes mudarem de direção em grandes quantidades, eles podem atenuar a formação de estrelas em áreas muito maiores da galáxia.

"Essas galáxias estão muito distantes para dizer se os feixes dos buracos negros da Estrela da Morte estão danificando estrelas e seus planetas, mas estamos confiantes de que estão impedindo que muitas estrelas e planetas se formem em primeiro lugar", disse o coautor Ewan O'Sullivan, também da CfA.

Uma das maiores questões em aberto é como esses feixes de buracos negros giram assim. Acredita-se que a direção dos feixes de cada um desses buracos negros gigantes, que provavelmente estão girando, esteja alinhada com o eixo de rotação do buraco negro, o que significa que os feixes apontam ao longo de uma linha conectando os polos.

Uma fonte de energia importante para esses feixes é provavelmente a matéria em um disco girando ao redor do buraco negro e caindo para dentro. Acredita-se que este processo force os feixes a serem perpendiculares ao disco. Se o material cair em direção ao buraco negro em um ângulo diferente que não é paralelo ao disco, isso pode afetar a direção do eixo de rotação do buraco negro.

"É possível que o material caindo rapidamente em direção aos buracos negros em um ângulo diferente por tempo suficiente arraste seus eixos de rotação em uma direção diferente", disse o coautor Jan Vrtilek, também do CfA, "fazendo com que os feixes apontem em uma direção diferente".

A equipe também considerou explicações alternativas para o descompasso entre as direções dos feixes de rádio e as cavidades. Uma alternativa é que o gás está se espalhando no aglomerado como vinho em uma taça sendo girado em círculo. Deslizamentos como esse podem ser causados por colisões entre dois aglomerados de galáxias que podem mover as cavidades.

No entanto, os pesquisadores encontraram evidências de inclinação em aglomerados alinhados e desalinhados, o que argumenta contra a possibilidade de que o desleixo esteja fazendo com que as cavidades se movam por grandes distâncias.

Fonte: Chandra