Telescópio espacial James Webb encontra choque perto de buraco negro supermassivo (imagem)

"Há muito debate sobre como núcleos galácticos ativos transferem energia para seus arredores. Não esperávamos ver jatos de rádio causarem esse tipo de dano. E ainda assim aqui está!" 

Uma imagem em três cores da galáxia ESO 428-G14 capturada pelo Telescópio Espacial James Webb. (Crédito da imagem: NASA/ESA/JWST) 

Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), astrônomos obtiveram imagens da estrutura de poeira e gás ao redor de um buraco negro supermassivo distante, literalmente encontrando uma característica de "choque".

A equipe descobriu que a energia que aquece essa nuvem giratória de gás e poeira na verdade vem de colisões com jatos de gás viajando em velocidades próximas à da luz, ou "choques". Anteriormente, os cientistas teorizaram que a energia que aquece essa poeira vem do próprio buraco negro supermassivo , o que torna essa uma reviravolta inesperada.

O lar galáctico deste buraco negro supermassivo em particular é ESO 428-G14, uma galáxia ativa localizada a cerca de 70 milhões de anos-luz da Terra. O termo "galáxia ativa" significa que ESO 428-G14 possui uma região central ou " núcleo galáctico ativo " (AGN) que emite luz poderosa e intensa através do espectro eletromagnético devido à presença de um buraco negro supermassivo que está vorazmente se banqueteando com matéria ao seu redor.

A descoberta chocante do AGN foi alcançada por membros da colaboração Galactic Activity, Torus, and Outflow Survey (GATOS), que estão usando observações dedicadas do JWST para estudar os corações de galáxias próximas.

"Há muito debate sobre como os AGN transferem energia para seus arredores", disse o membro da equipe GATOS David Rosario, professor sênior da Universidade de Newcastle, em uma declaração. "Não esperávamos ver jatos de rádio causando esse tipo de dano. E ainda assim aqui está!''

Uma imagem em três cores da galáxia ESO 428-G14 capturada pelo Telescópio Espacial James Webb.(Crédito da imagem: NASA/ESA/JWST)

Desvendando os segredos de um buraco negro "barulhento"

Acredita-se que todas as grandes galáxias tenham buracos negros supermassivos centrais, que têm massas que variam de milhões a bilhões de vezes a do Sol, mas nem todos esses buracos negros ficam em AGNs.

Veja a Via Láctea, por exemplo. O buraco negro supermassivo Sagittarius A* (Sgr A*) da nossa galáxia é cercado por tão pouco material que sua "dieta" de matéria é o equivalente a um humano subsistindo com um grão de arroz a cada milhão de anos. Isso faz com que Sgr A*, que tem uma massa igual a cerca de 4,3 milhões de sóis, seja um buraco negro "silencioso", mas certamente tem alguns vizinhos barulhentos.

Considere o buraco negro supermassivo no coração da galáxia Messier 87 (M87) , localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância. Este buraco negro M87* não é apenas muito mais massivo que Sgr A*, com uma massa igual a cerca de 6,5  bilhões  de sóis, mas também é cercado por uma vasta quantidade de gás e poeira, dos quais se alimenta.

Essa matéria não pode cair diretamente em M87* porque ela carrega momento angular. Isso significa que ela forma uma nuvem achatada e rodopiante de gás e poeira ao redor do buraco negro supermassivo chamado de " disco de acreção ", que a alimenta gradualmente.

Uma ilustração mostra um buraco negro supermassivo situado no centro de um disco de acreção.(Crédito da imagem: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Buracos negros supermassivos não ficam apenas sentados em discos de acreção, esperando passivamente para serem alimentados como um bebê cósmico em uma cadeira alta. A imensa influência gravitacional desses titãs cósmicos gera enormes forças de maré no disco de acreção, criando uma ficção que o aquece a temperaturas tão altas quanto 18 milhões de graus Fahrenheit (10 milhões de graus Celsius).

Isso faz com que o disco de acreção brilhe intensamente, alimentando parte da iluminação do AGN . A imensa influência gravitacional desses titãs cósmicos gera enormes forças de maré no disco de acreção, criando uma ficção que o aquece a temperaturas tão altas quanto 18 milhões de graus Fahrenheit (10 milhões de graus Celsius).

Mas isso não é tudo.

Como uma criança malcomportada, nem toda a "comida" de um buraco negro supermassivo está indo para sua "boca". Campos magnéticos poderosos canalizam parte da matéria em discos de acreção para os polos do buraco negro no processo, acelerando essas partículas carregadas para perto da velocidade da luz. Como seu filho jogando sua comida em você.

Dos dois polos do buraco negro, essa matéria irrompe para fora como jatos astrofísicos paralelos. Esses jatos também são acompanhados pela emissão de luz através do espectro eletromagnético, especialmente poderosa em ondas de rádio.

Como resultado dessas contribuições, os AGNs podem ser tão brilhantes que ofuscam a luz combinada de todas as estrelas da galáxia ao seu redor.

Um diagrama mostrando os efeitos da poeira aquecida por jatos (direita) e da poeira aquecida por campos de radiação(Crédito da imagem: Universidade de Newcastle)

A poeira que cerca os AGNs pode frequentemente bloquear nossa visão de seus corações ao absorver luz visível e outros comprimentos de onda de radiação eletromagnética. A luz infravermelha, no entanto, pode dar um deslize nessa poeira e, convenientemente, o JWST vê o cosmos em infravermelho. Isso significa que o poderoso telescópio espacial é a ferramenta perfeita para espiar o centro dos AGNs.

Quando a equipe do GATOs fez isso para o ESO 428-G14, eles descobriram que a poeira perto do buraco negro supermassivo está se espalhando ao longo de seu jato . Isso revelou uma relação inesperada entre os jatos e a poeira, sugerindo que esses poderosos fluxos de saída podem ser responsáveis ​​tanto pelo aquecimento quanto pela modelagem da poeira.

Estudar mais profundamente a conexão entre jatos e poeira ao redor de buracos negros supermassivos pode revelar o impacto que esses titãs cósmicos têm na formação de suas galáxias e como o material é reciclado em AGNs .

"Ter a oportunidade de trabalhar com dados exclusivos do JWST e acessar essas imagens impressionantes antes de qualquer outra pessoa é mais do que emocionante", disse Houda Haidar, um aluno de doutorado na Escola de Matemática, Estatística e Física da Universidade de Newcastle. "Sinto-me incrivelmente sortudo por fazer parte da equipe GATOS. Trabalhar em estreita colaboração com os principais especialistas da área é realmente um privilégio.''

A pesquisa da equipe foi publicada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Fonte: space.com