Examinando o buraco negro supermassivo em nossa galáxia

O buraco negro supermassivo (SMBH) no núcleo da nossa galáxia, Sagitário A*, é modesto em tamanho, com apenas 4,15 milhões de massas solares. O Event Horizon Telescope (EHT) divulgou recentemente uma dramática imagem submilimétrica dele como visto iluminado por seu ambiente brilhante. Muitas galáxias têm SMBHs nucleares mil vezes maiores, por exemplo o núcleo de M87, cuja imagem foi tirada pelo EHT em 2020.

Uma visualização da atividade de queima simulada e nuvens de material ao redor do buraco negro supermassivo no centro galáctico, SagA*. Os astrônomos que observam esses eventos de queima simultaneamente em comprimentos de onda do raio-X ao submilimétrico relatam evidências de que a queima de raios-X e/ou infravermelho pode ocorrer cerca de 10 a 30 minutos antes da queima submilimétrica, consistente com uma classe de modelos teóricos. Crédito: ESO, Gfycat

Mas SagA* está relativamente perto de nós, apenas cerca de vinte e cinco mil anos-luz, e sua a proximidade oferece aos astrônomos uma oportunidade única de investigar as propriedades dos SMBHs. À medida que gás e poeira se acumulam lentamente no ambiente quente e semelhante a um disco de um buraco negro, eles irradiam através do espectro eletromagnético. A acreção episódica e as explosões de radiação variável oferecem pistas sobre a natureza da acreção, as dimensões e localizações de cada evento no ambiente complexo do buraco negro (dentro ou perto do toro? em alguma parte do vento?), e como os episódios podem ser relacionados uns aos outros e às propriedades do buraco negro, seu spin, por exemplo.

Cada comprimento de onda carrega suas próprias informações, e uma das principais ferramentas de diagnóstico é a diferença de tempo entre as erupções em diferentes comprimentos de onda que traçam onde na explosão ocorrem os diferentes mecanismos de produção.

Sag A* está próximo o suficiente para ser monitorado em comprimentos de onda de rádiodesde a sua descoberta na década de 1950; em média, Sgr A* agrega material a uma taxa muito baixa, alguns centésimos de massa da Terra por ano, mas o suficiente para produzir variabilidade, bem como erupções mais dramáticas.

Os astrônomos do CfA Steve Willner, Giovani Fazio, Mark Gurwell, Joe Hora e Howard Smith e seus colegas completaram uma análise de tempo de observações coordenadas e simultâneas no infravermelho próximo, raios-X e submilimétricos de SagA* usando a câmera IRAC no Spitzer, o o observatório de raios-X Chandra, a missão NuSTAR, o ALMA e o instrumento GRAVITY no Interferômetro do Very Large Telescope; a campanha exigiu um planejamento de missão complexo e a redução de vários tipos de conjuntos de dados.

Eventos de queima foram vistos entre 17 e 26 de julho de 2019 (infelizmente, a SMA foi fechada naquele momento devido a protestos na montanha). A equipe observa que a atividade de 2019 parece refletir uma taxa de acréscimo incomumente alta. Enquanto alguns dos eventos foram observados ocorrendo simultaneamente,

Os cientistas consideram três cenários: a emissão de infravermelho e raios-X nessas erupções surgiu de partículas carregadas em espiral em poderosos campos magnéticos; o infravermelho e o submilimétrico vieram desse primeiro processo, mas a emissão de raios X foi produzida quando fótons infravermelhos colidiram com partículas carregadas movendo-se próximas à velocidade da luz; e finalmente, que apenas a radiação submilimétrica veio do primeiro processo e todas as outras bandas foram produzidas pelo segundo. 

Infelizmente, as observações terrestres não podem ser contínuas e, como resultado, o tempo do pico da emissão submilimétrica não foi observado, tornando difícil determinar qualquer atraso de tempo entre ela e os raios-X que poderiam sinalizar seu surgimento em um local diferente ou de um processo diferente. A equipe, combinando seus resultados com estudos anteriores de variabilidade.

Fonte: phys.org