Buraco negro ganancioso se alimenta por meio de dois braços espirais

O buraco negro supermassivo no centro da galáxia Circinus está sendo alimentado com material gasoso por dois braços espirais, de acordo com uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Wout Goesaert (Universidade de Leiden, Holanda). No final, apenas uma pequena porcentagem do gás desaparece no buraco negro. O restante é ejetado antes de atingir o buraco. 

O gás flui em direção ao buraco negro através de dois braços espirais embutidos no disco. Esses braços alimentam a nuvem em forma de rosca ao redor do buraco negro vista na parte inferior. Crédito: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/ESO/W. Goesaert et al. 

Os pesquisadores utilizaram o observatório ALMA, no Chile. Em breve, publicarão suas descobertas na revista Astronomy & Astrophysics . O artigo está atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv .

Há muito se sabe que buracos negros supermassivos são comedores desorganizados, mas capturar seus hábitos alimentares exatos tem se mostrado difícil.

Goesaert, atualmente aluno de doutorado na Universidade de Leiden, estudou as observações do ALMA da galáxia Circinus em 2023, enquanto cursava mestrado em Leiden. Esta galáxia está localizada na constelação austral de Circinus (palavra latina para bússola), a apenas 13 milhões de anos-luz da Terra. Embora seja uma das grandes galáxias mais próximas, só foi descoberta em 1977, pois está escondida atrás do disco da Via Láctea.

As observações feitas pelo observatório ALMA, quando combinadas com modelos, sugerem a presença de dois braços espirais ao redor do buraco negro supermassivo central . Goesaert e colegas demonstraram que o gás flui através desses braços espirais em direção ao buraco negro.

"Em desenhos animados, às vezes vemos um disco de gás desaparecendo em um buraco negro como se fosse um redemoinho. No entanto, se não houver um canal de suprimento, esse disco continuará girando a uma distância razoável para sempre", explica Goesaert. "Então, precisamos de algum tipo de passagem. E é aí que nossos braços espirais entram em ação."

"Quando Wout iniciou sua pesquisa em nossa equipe, outro grupo publicou um artigo sobre os mesmos dados e o mesmo buraco negro. Isso nos preocupou", diz Violette Impellizzeri, orientadora da dissertação de mestrado de Goesaert no ASTRON, o Instituto Holandês de Radioastronomia. "No entanto, decidimos não desistir e nos aprofundamos no assunto, buscando mais detalhes."

Graças a dados adicionais do ALMA e a uma modelagem mais sofisticada que a de seus concorrentes, os pesquisadores descobriram os dois braços espirais. Eles calcularam que o gás nos braços se move para dentro a velocidades de até 150.000 km por hora. Além disso, parece que apenas no máximo 12% da matéria que entra realmente desaparece no buraco negro, com o restante sendo ejetado novamente antes de atingir o buraco negro.

Os resultados iniciais imploram por mais. Por que tão pouca matéria chega ao buraco negro? Todos os buracos negros supermassivos têm braços espirais como este? A matéria ejetada acaba caindo de volta no buraco negro como uma fonte em um lago, ou acaba se afastando e desencadeando a formação de estrelas?

Os pesquisadores esperam encontrar as respostas usando o Event Horizon Telescope, que tirou as primeiras fotos icônicas de buracos negros supermassivos, e o ELT, que está em construção no Chile.

Phys.org