Este buraco negro supermassivo lançou matéria a 215 milhões de km/h: 'Em uma escala quase inimaginável'

 Em outras palavras, a matéria viajou a 20% da velocidade da luz.

O monstro gravitacional gerou ventos poderosos, lançando material para o espaço a velocidades impressionantes de 60.000 km por segundo. (Crédito da imagem: Agência Espacial Europeia (ESA))

Buracos negros supermassivos são notoriamente devoradores desordenados, mas o gigante no coração da galáxia espiral NGC 3783 realmente supera todos os outros — e ainda os lança para o espaço a um quinto da velocidade da luz.

Astrônomos recentemente detectaram uma rajada de partículas quentes e carregadas irrompendo de um buraco negro após uma poderosa erupção de raios X ocorrida poucas horas antes. Como descreveu Matteo Guainazzi, um dos coautores do estudo, em um comunicado, imagine uma tempestade cósmica "semelhante às erupções solares , mas em uma escala quase inimaginável". Guainazzi é cientista do projeto do telescópio de raios X XRISM da Agência Espacial Europeia , responsável por esses resultados.

E essa visão deslumbrante pode ajudar os astrofísicos a entender melhor como os buracos negros supermassivos moldam o destino de suas galáxias hospedeiras.

Desencadeando uma tempestade cósmica

Astrônomos que utilizavam o XRISM detectaram inicialmente uma breve, porém intensa, explosão de radiação de raios X emanando da região ao redor do buraco negro. Algumas horas depois, o XRISM captou a rajada de vento expelida da mesma região, deslocando-se a 216 milhões de quilômetros por hora. Os instrumentos do XRISM mediram a velocidade e a estrutura do vento e identificaram sua origem, enquanto instrumentos do telescópio de raios X XMM-Newton ajudaram a mensurar a extensão da tempestade cósmica. O astrofísico Liyi Gu, da Organização de Pesquisa Espacial da Holanda (SRON), um dos autores do estudo, e seus colegas afirmam que o processo que gerou a tempestade não difere muito do processo que causa erupções solares e ejeções de massa coronal do nosso próprio Sol — apenas em uma escala gigantesca.

"Os ventos ao redor desse buraco negro parecem ter sido criados quando o campo magnético emaranhado do núcleo galáctico ativo se 'desenrolou' repentinamente", disse Guainazzi.

O campo magnético ao redor do nosso Sol é inquieto. Está em constante movimento e, às vezes, suas linhas de campo magnético se rompem e depois se reconectam. Essa ruptura e reconexão violentas desencadeiam uma erupção solar, uma breve explosão de radiação da superfície do Sol. O mesmo processo frequentemente lança uma enorme massa de plasma (partículas de gás eletricamente carregadas) para o espaço.

Mas o buraco negro supermassivo que espreita no núcleo da NGC 3783 tem 30 milhões de vezes a massa do nosso humilde Sol, e o campo magnético que o circunda é milhões de vezes mais forte, de modo que, quando suas linhas se rompem e se reconectam, a erupção resultante tem um poder quase insondável.

E, embora uma ejeção de massa coronal típica irrompa do nosso Sol a mais de 4,8 milhões de quilômetros por hora, lembre-se de que a rajada de vento do buraco negro supermassivo da NGC 3783 atingiu mais de 215 milhões de quilômetros por hora. Isso é cerca de 0,2C, ou 20% da velocidade da luz (apenas rápido o suficiente para ser considerado relativístico, se você estiver contando).

Ataques de fúria supermassivos e o destino das galáxias

Buracos negros supermassivos (pelo menos aqueles que estão ativamente atraindo material de suas galáxias hospedeiras) são conhecidos por produzirem jatos relativísticos: fluxos de plasma que são expelidos em direções opostas a partir de seus polos magnéticos. Alguns pares de jatos relativísticos podem se estender por mais de um milhão de anos-luz, mais largos que os braços de suas galáxias hospedeiras. Esses jatos podem atingir velocidades muito próximas à da luz e durar muito mais tempo do que essa explosão recente e isolada, mas são alimentados (em parte) por processos semelhantes aos que ocorrem no campo magnético ao redor de um buraco negro supermassivo.

Jatos relativísticos e erupções quase relativísticas como esta não são os únicos processos que ocorrem nas bordas de buracos negros supermassivos. A área do espaço próxima a um buraco negro, chamada disco de acreção, é uma região onde poderosas linhas de campo magnético oscilam e onde a matéria é acelerada a velocidades verdadeiramente absurdas à medida que cai em direção ao buraco negro — e onde essa velocidade, e ocasionais explosões de energia, podem lançar essa matéria para o espaço e, às vezes, para fora de sua galáxia hospedeira.

Essa explosão de vento cósmico observada recentemente oferece aos astrofísicos uma visão dos detalhes mecânicos de pelo menos um desses processos, o que pode ajudar a desvendar algumas das maneiras pelas quais os hábitos alimentares vorazes, porém frequentemente desordenados, de um buraco negro supermassivo moldam o futuro de sua galáxia.

Se um buraco negro atrai matéria em excesso muito rapidamente, ou se ejeta matéria em excesso de sua galáxia hospedeira, ele pode interromper seu próprio suprimento de alimento e paralisar a formação de estrelas na galáxia. Por outro lado, expelir jatos de plasma de volta para a galáxia pode desencadear novas ondas de formação estelar. É um ciclo de retroalimentação complexo, e os físicos querem compreendê-lo com mais detalhes.

"Os núcleos galácticos ativos, com seus ventos intensos, também desempenham um papel importante na forma como suas galáxias hospedeiras evoluem ao longo do tempo e como formam novas estrelas", disse Camille Diez, pesquisadora da ESA e coautora do estudo, em um recente comunicado à imprensa. "Como são tão influentes, saber mais sobre o magnetismo dos núcleos galácticos ativos e como eles geram ventos como esses é fundamental para entendermos a história das galáxias em todo o universo."

Um artigo sobre este trabalho foi publicado em 9 de dezembro na revista Astronomy and Astrophysics . 

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