Buraco negro em erupção provoca ventos ultrarrápidos

Os principais telescópios espaciais de raios X, XMM-Newton e XRISM, detetaram uma extraordinária erupção de um buraco negro supermassivo. Numa questão de horas, o monstro gravitacional provocou ventos poderosos, lançando material para o espaço a uma velocidade impressionante de 60.000 quilómetros por segundo. 

 Esta impressão de artista representa o buraco negro no interior de NGC 3783. O "donut" rodopiante de material dourado é conhecido como disco de acreção: um anel de material que está a orbitar o buraco negro e que acabará por ser devorado, puxado para cada vez mais perto pela gravidade colossal do buraco negro. A secção brilhante assinala uma região superaquecida de material - um "ponto quente" que foi visto a libertar primeiro uma erupção de raios X em "loop" e depois o intenso fluxo de ventos visto a disparar para o topo da imagem. Crédito: ESA, ATG Europe

O gigantesco buraco negro esconde-se no interior de NGC 3783, uma bela galáxia espiral fotografada recentemente pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Os astrónomos observaram um clarão brilhante de raios X que irrompeu do buraco negro antes de desvanecer rapidamente. À medida que desvanecia, surgiram ventos velozes, a um-quinto da velocidade da luz.

"Nunca antes tínhamos visto um buraco negro criar ventos tão depressa", diz o investigador principal Liyi Gu da SRON (Space Research Organisation Netherlands). "Pela primeira vez, vimos como uma rápida explosão de raios X de um buraco negro desencadeia imediatamente ventos ultrarrápidos, estes ventos formando-se em apenas um dia".

Material devorador

Para estudar NGC 3783 e o seu buraco negro, Gu e os seus colegas utilizaram simultaneamente o XMM-Newton da ESA e o XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), uma missão liderada pela JAXA com a participação da ESA e da NASA.

O buraco negro em questão tem a massa de 30 milhões de sóis. À medida que devora material próximo, alimenta uma região extremamente brilhante e ativa no coração da galáxia espiral. Esta região, conhecida como Núcleo Galáctico Ativo (ou NGA), brilha com todos os tipos de luz e lança poderosos jatos e ventos para o cosmos.

"Os NGAs são regiões realmente fascinantes e intensas, e alvos chave tanto para o XMM-Newton como para o XRISM", acrescenta Matteo Guainazzi, cientista do projeto XRISM da ESA e coautor da descoberta.

"Os ventos em torno deste buraco negro parecem ter sido criados quando o campo magnético emaranhado do NGA se 'desenrolou' subitamente - semelhante às proeminências que irrompem do Sol, mas a uma escala quase demasiado grande para se imaginar".

Imagem ótica de NGC 3783, obtida pelo Hubble, sobreposta com o espetro de raios X do seu buraco negro supermassivo obtido pelo XRISM/Resolve. Crédito: Hubble (NASA) e XRISM (JAXA/NASA/ESA)

Um pouco menos alienígena

Os ventos do buraco negro assemelham-se a grandes erupções solares de material conhecidas como ejeções de massa coronal, que se formam quando o Sol lança fluxos de material sobreaquecido para o espaço. Desta forma, o estudo mostra que os buracos negros supermassivos agem por vezes como a nossa própria estrela, fazendo com que estes misteriosos objetos pareçam um pouco menos alienígenas.

De facto, no passado dia 11 de novembro e na sequência de uma erupção intensa, foi observada no Sol uma ejeção de massa coronal, com os ventos associados a este evento a atingirem velocidades iniciais de 1500 quilómetros por segundo.

"Os ventosos NGAs também desempenham um papel importante na forma como as galáxias que os acolhem evoluem ao longo do tempo e como formam novas estrelas", acrescenta Camille Diez, membro da equipa e bolseira de investigação da ESA.

"Por serem tão influentes, é fundamental saber mais sobre o magnetismo dos NGAs, e como provocam ventos como estes, para compreender a história das galáxias em todo o Universo".

Uma descoberta conjunta

O XMM-Newton é um explorador pioneiro do Universo quente e extremo há mais de 25 anos, enquanto o XRISM tem trabalhado para responder a questões-chave em aberto sobre como a matéria e a energia se movem através do cosmos desde o seu lançamento em setembro de 2023.

Os dois telescópios espaciais de raios X trabalharam em conjunto para descobrir este acontecimento único e para compreender a erupção e os ventos do buraco negro. O XMM-Newton seguiu a evolução da erupção inicial com o seu instrumento OM (Optical Monitor) e avaliou a extensão dos ventos utilizando o EPIC (European Photon Imaging Camera). O XRISM detetou a erupção e os ventos com o seu instrumento Resolve, estudando também a velocidade e a estrutura dos ventos e descobrindo como foram lançados para o espaço.

"Esta descoberta resulta de uma colaboração bem-sucedida, algo que é uma parte essencial de todas as missões da ESA", diz Erik Kuulkers, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

"Ao fixarem-se num buraco negro supermassivo ativo, os dois telescópios descobriram algo que nunca tínhamos visto antes: ventos ultrarrápidos desencadeados por erupções, reminiscentes dos que se formam no Sol. Isto sugere que a física solar e de altas energias pode funcionar de forma surpreendentemente familiar em todo o Universo".

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