Enigma do Quasar: Buraco Negro Supermassivo Brilhante Desafia as Expectativas

O quasar produz altos níveis de radiação e jatos poderosos, mas tem menos influência sobre o seu entorno do que o esperado. 

Os astrônomos que estudam o quasar H1821+643 descobriram que este tem menos impacto no seu ambiente do que o esperado, desafiando o comportamento típico dos buracos negros. Crédito: SciTechDaily.com 

Os astrônomos revelaram que um buraco negro supermassivo brilhante não corresponde às expectativas. Embora seja responsável por elevados níveis de radiação e jatos poderosos, este buraco negro gigante não é tão influente no seu entorno como muitos dos seus homólogos noutras galáxias.

Um artigo descrevendo esses resultados, escrito por uma equipe que inclui W.

Niel Brandt, professor de astronomia e astrofísica da Eberly Family Chair e professor de física na Penn State, foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Close do quasar mais próximo O estudo, usando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, observou o quasar mais próximo da Terra. Conhecido como H1821+643, este quasar está a cerca de 3,4 bilhões de anos-luz da Terra e situa-se num aglomerado de galáxias.

Quasares são uma classe rara e extrema de buracos negros supermassivos que puxam furiosamente material para dentro, produzindo radiação intensa e, às vezes, jatos poderosos.

“Há muito que desejo investigar melhor este notável quasar com a visão aguçada do Chandra,? disse Brandt.

“Suspeitei que o “latido? deste quasar seria pior do que a sua “mordida? – isto é, a sua impressionante pirotecnia não implica um impacto ambiental igualmente impressionante. Estou muito feliz que nossa determinação obstinada tenha valido a pena e confirmado minhas suspeitas!”

No centro desta imagem está o quasar H1821+643, um buraco negro supermassivo de rápido crescimento que os astrônomos descobriram ter um desempenho insatisfatório, apesar de produzir radiação intensa e um jato de partículas visto em dados de rádio do Very Large Array, a vermelho. Localizada no meio de um aglomerado de galáxias, a H1821+643 está rodeada por enormes quantidades de gás quente detectado em raios X pelo Chandra, em azul. As altas temperaturas e densidades do gás quente em torno do quasar mostram que o buraco negro está a ter um impacto mais fraco na sua galáxia hospedeira do que muitas das suas outras contrapartes noutros enxames de galáxias. H1821+643 é o quasar mais próximo da Terra em um aglomerado de galáxias. Está localizado a 3,4 bilhões de anos-luz da Terra e a imagem tem cerca de um milhão de anos-luz de diâmetro à distância do quasar. Crédito: Raio X: NASA/CXC/Univ. de Nottingham/H. Russell et al.; Rádio: NSF/NRAO/VLA; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Impacto do Quasar: Um Exame Detalhado A maioria dos buracos negros supermassivos em crescimento puxa material menos rapidamente do que os quasares.

Os astrônomos estudaram o impacto destes buracos negros mais comuns, observando-os nos centros de aglomerados de galáxias.

Explosões regulares desses buracos negros evitam que as enormes quantidades de gás superaquecido em que estão incorporados esfriem, o que limita o número de estrelas que se formam em suas galáxias hospedeiras e a quantidade de combustível que é canalizado em direção ao buraco negro. Muito menos se sabe sobre a influência que os quasares em aglomerados de galáxias têm sobre os seus arredores.

“Descobrimos que o quasar no nosso estudo parece ter abandonado grande parte do controle imposto pelos buracos negros de crescimento mais lento”, disse Helen Russell, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, que liderou o novo estudo.

“O apetite do buraco negro não é igualado pela sua influência.” Desvendando o Paradoxo Cósmico Para chegar a esta conclusão, a equipe usou o Chandra para estudar o gás quente que envolve o H1821+643 e sua galáxia hospedeira.

raios do gás quente.

“Tivemos que remover cuidadosamente o brilho dos raios X para revelar qual é a influência do buraco negro”, disse o coautor Paul Nulsen, do Centro de Astrofísica de Harvard e do Smithsonian.

“Podemos então ver que, na verdade, está tendo pouco efeito no ambiente.” Dinâmica dos gases e implicações futuras A equipe descobriu que a densidade do gás próximo ao buraco negro no centro da galáxia é muito maior, e as temperaturas do gás muito mais baixas, do que em regiões mais distantes.

Os cientistas esperam que o gás quente se comporte desta forma quando há pouca ou nenhuma fonte de energia – normalmente explosões de um buraco negro – para evitar que o gás quente arrefeça e flua em direção ao centro do aglomerado.

“O buraco negro gigante está gerando muito menos calor do que a maioria dos outros nos centros dos aglomerados de galáxias”, disse a coautora Lucy Clews, da Universidade Aberta do Reino Unido.

“Isso permite que o gás quente esfrie rapidamente e forme novos estrelas, e também atuam como fonte de combustível para o buraco negro.” Os pesquisadores determinaram que o gás quente equivalente a cerca de 3.000 vezes a massa do Sol por ano está esfriando a ponto de não ser mais visível nos raios X.

Este rápido arrefecimento pode facilmente fornecer material suficiente para as 120 massas solares de novas estrelas observadas formando-se na galáxia hospedeira todos os anos, e para as 40 massas solares consumidas pelo buraco negro todos os anos.

A equipe também examinou a possibilidade de que a radiação do quasar esteja causando diretamente o resfriamento do gás quente do aglomerado. Isso envolve fótons de luz do quasar colidindo com elétrons no gás quente, fazendo com que os fótons se tornem mais energéticos e os elétrons percam energia e esfriem.

O estudo da equipe mostrou que este tipo de arrefecimento está provavelmente a ocorrer no aglomerado que contém H1821+643, mas é demasiado fraco para explicar a grande quantidade de arrefecimento de gás observada.

“Embora este buraco negro possa ter um desempenho inferior por não bombear calor para o seu ambiente, o estado atual das coisas provavelmente não durará para sempre”, disse o co-autor Thomas Braben, da Universidade de Nottingham.

“Eventualmente, a rápida ingestão de combustível pelo buraco negro deverá aumentar a potência dos seus jatos e aquecer fortemente o gás.

O crescimento do buraco negro e da sua galáxia deverá então desacelerar drasticamente.”

Fonte: Scitechdaily.com