Buraco negro supermassivo parece crescer como uma estrela bebê

Buracos negros supermassivos colocam questões sem resposta para astrônomos de todo o mundo, e a menor delas é "Como eles crescem tanto?"

Agora, uma equipa internacional de astrónomos, incluindo investigadores da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, descobriu um poderoso vento magnético rotativo que eles acreditam estar a ajudar o buraco negro supermassivo central de uma galáxia a crescer. 

Impressão artística: Um vento em espiral ajuda o buraco negro supermassivo da galáxia ESO320-G030 a crescer, auxiliado por campos magnéticos. Nesta ilustração, o núcleo da galáxia é dominado por um vento rotativo de gás denso que sai do buraco negro supermassivo (oculto) bem no centro da galáxia. Os movimentos do gás, traçados pela luz das moléculas de cianeto de hidrogénio, foram medidos com o telescópio ALMA. Crédito: MD Gorski/Aaron M. Geller, Northwestern University, CIERA, Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica  

O vento turbulento, revelado com a ajuda do telescópio ALMA na galáxia vizinha ESO320-G030, sugere que processos semelhantes estão envolvidos tanto no crescimento do buraco negro como no nascimento de estrelas.

A pesquisa é apresentada no artigo “A espetacular escala galáctica magnetohidrodinâmica alimentada por vento no ESO 320-G030”, publicado na revista Astronomy and Astrophysics .

A maioria das galáxias , incluindo a nossa Via Láctea, tem um buraco negro supermassivo no seu centro. Como é que estes objetos incrivelmente massivos chegam a pesar milhões ou milhares de milhões de estrelas é uma questão de longa data para os astrónomos.

Em busca de pistas para este mistério, uma equipe de cientistas liderada por Mark Gorski (Northwestern University e Chalmers) e Susanne Aalto (Chalmers) escolheu estudar a galáxia relativamente próxima ESO320-G030, a apenas 120 milhões de anos-luz de distância. É uma galáxia muito ativa, formando estrelas 10 vezes mais rápido que a nossa própria galáxia.

"Como esta galáxia é muito luminosa no infravermelho, os telescópios podem resolver detalhes impressionantes no seu centro. Queríamos medir a luz das moléculas transportadas pelos ventos do núcleo da galáxia, na esperança de traçar como os ventos são lançados por uma crescente, ou em breve estar crescendo, um buraco negro supermassivo.

"Ao utilizar o ALMA, fomos capazes de estudar a luz por detrás de espessas camadas de poeira e gás," afirma Aalto, Professor de Radioastronomia na Chalmers University of Technology.

Para se concentrarem no gás denso o mais próximo possível do buraco negro central, os cientistas estudaram a luz das moléculas de cianeto de hidrogénio (HCN). Graças à capacidade do ALMA de obter imagens de detalhes finos e traçar movimentos no gás – usando o efeito Doppler – eles descobriram padrões que sugerem a presença de um vento giratório magnetizado.

Enquanto outros ventos e jatos no centro das galáxias empurram a matéria para longe do buraco negro supermassivo , o vento recém-descoberto acrescenta outro processo, que pode, em vez disso, alimentar o buraco negro e ajudá-lo a crescer.

"Podemos ver como os ventos formam uma estrutura em espiral, saindo do centro da galáxia. Quando medimos a rotação, massa e velocidade do material que flui para fora, ficamos surpresos ao descobrir que poderíamos descartar muitas explicações para o poder do vento, formação de estrelas, por exemplo.

“Em vez disso, o fluxo para fora pode ser alimentado pelo fluxo de gás e parece ser mantido unido por campos magnéticos”, diz Aalto.

Os cientistas pensam que o vento magnético rotativo ajuda o buraco negro a crescer.

O material viaja ao redor do buraco negro antes de cair – como a água ao redor de um ralo. A matéria que se aproxima do buraco negro se acumula em um disco giratório e caótico. Lá, os campos magnéticos se desenvolvem e ficam mais fortes. Os campos magnéticos ajudam a afastar a matéria da galáxia, criando o vento em espiral. A perda de matéria para este vento também retarda a rotação do disco – o que significa que a matéria pode fluir mais facilmente para o buraco negro, transformando um fio numa corrente.

Para Gorski, a forma como isto acontece lembra surpreendentemente um ambiente de escala muito menor no espaço: os redemoinhos de gás e poeira que levam ao nascimento de novas estrelas e planetas.

"Está bem estabelecido que as estrelas nos primeiros estágios de sua evolução crescem com a ajuda de ventos giratórios - acelerados por campos magnéticos, assim como o vento nesta galáxia. Nossas observações mostram que buracos negros supermassivos e estrelas minúsculas podem crescer de forma semelhante processos, mas em escalas muito diferentes", diz Gorski.

Poderá esta descoberta ser uma pista para resolver o mistério de como crescem os buracos negros supermassivos? No futuro, Gorski, Aalto e os seus colegas querem estudar outras galáxias que possam abrigar fluxos espirais ocultos nos seus centros.

"Longe de todas as questões sobre este processo serem respondidas. Nas nossas observações vemos evidências claras de um vento rotativo que ajuda a regular o crescimento do buraco negro central da galáxia.

"Agora que sabemos o que procurar, o próximo passo é descobrir quão comum é este fenómeno. E se esta é uma fase pela qual passam todas as galáxias com buracos negros supermassivos, o que acontece com elas a seguir?" pergunta Gorski.

Fonte: phys.org