Anel nublado e frio em torno do buraco negro supermassivo da Via Láctea

Impressão de artista do anel de gás interestelar frio em redor do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Novas observações do ALMA revelaram, pela primeira vez, esta estrutura. Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Novas observações do ALMA revelam um disco nunca antes visto de gás interestelar frio envolvido em torno do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Este disco nublado dá aos astrónomos novas informações sobre o funcionamento da acreção: o desvio de material para a superfície de um buraco negro. Os resultados foram publicados na revista Nature.

Através de décadas de estudo, os astrónomos desenvolveram uma imagem mais clara da vizinhança caótica e povoada em redor do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. O nosso Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra e o buraco negro supermassivo, conhecido como Sagitário A*, tem 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol. 

Sabemos agora que esta região está repleta de estrelas errantes, nuvens de poeira interestelar e um grande reservatório de gases fenomenalmente quentes e comparativamente mais frios. Pensa-se que estes gases orbitem o buraco negro num vasto disco de acreção que se estende a poucas décimas de um ano-luz do horizonte de eventos do buraco negro.

No entanto, até agora, os astrónomos só tinham conseguido fotografar a porção quente e ténue deste gás em acreção, que forma um fluxo aproximadamente esférico e que não mostra uma rotação óbvia. A sua temperatura está estimada em 10 milhões de graus Celsius, ou cerca de metade da temperatura do núcleo do nosso Sol. A esta temperatura, o gás brilha intensamente em raios-X, permitindo que seja estudado por telescópios de raios-X no espaço, até à escala de um-décimo de um ano-luz do buraco negro.

Além deste gás incandescente e quente, observações anteriores com telescópios de comprimento de onda milimétrico detetaram um grande reservatório de hidrogénio gasoso comparativamente mais frio (cerca de 10 mil graus Celsius) a poucos anos-luz em torno do buraco negro. A contribuição deste gás para o fluxo de acreção do buraco negro era anteriormente desconhecida.

Embora o buraco negro do nosso Centro Galáctico seja relativamente calmo, a radiação em seu redor é forte o suficiente para fazer com que os átomos de hidrogénio continuem a perder e a recombinar-se com os seus eletrões. Esta recombinação produz um sinal distintivo de comprimento de onda milimétrico, que é capaz de atingir a Terra com muito poucas perdas no caminho. 

Com a sua notável sensibilidade e capacidade em ver detalhes, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) foi capaz de detetar este ténue sinal de rádio e de produzir a primeira imagem do disco de gás mais frio que rodeia o buraco negro supermassivo da Via Láctea a apenas um-centésimo de ano-luz de distância, ou cerca de 1000 vezes a distância da Terra ao Sol. 

Estas observações permitiram que os astrónomos mapeassem a localização e rastreassem o movimento desse gás. Os investigadores estimam que a quantidade de hidrogénio neste disco frio é equivalente a um-décimo da massa de Júpiter, ou a 1/10.000 da massa do Sol.

Através do mapeamento dos desvios nos comprimentos de onda desta radiação de rádio devido ao efeito Doppler (a luz dos objetos que se movem em direção à Terra é ligeiramente desviada para a porção mais "azul do espectro enquanto a luz dos objetos que se movem para longe da Terra é ligeiramente desviada para a porção mais "vermelha"), os astrónomos puderam ver claramente que o gás está a girar em torno do buraco negro. 

Esta informação fornecerá novas informações sobre como os buracos negros devoram a matéria e a complexa interação entre um buraco negro e a sua vizinhança galáctica.

"Fomos os primeiros a fotografar este disco elusivo e a estudar a sua rotação," comentou Elena Murchikova, membro, em astrofísica, do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, EUA. "Também estamos a estudar a acreção para o buraco negro. Isto é importante porque é o buraco negro supermassivo mais próximo. 

Mesmo assim, ainda não temos um bom entendimento de como funciona a acreção. Esperamos que estas novas observações do ALMA ajudem o buraco negro a ceder alguns dos seus segredos."

Fonte: Astronomia OnLine