Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA observaram um inesperado disco fino de material envolvendo um buraco negro supermassivo no coração da galáxia espiral NGC 3147, localizada a 130 milhões de anos-luz de distância.
A presença do disco do buraco negro em uma galáxia ativa de baixa luminosidade deixou os astrônomos surpresos. Considera-se que os buracos negros em certos tipos de galáxias, como o NGC 3147, estão passando fome, já que não há material capturado gravitacionalmente suficiente para alimentá-los regularmente. É, portanto, intrigante que haja um disco fino circundando um buraco negro faminto que imita os discos muito maiores encontrados em galáxias extremamente ativas.
De particular interesse, este disco de material circulando pelo buraco negro oferece uma oportunidade única para testar as teorias da relatividade de Albert Einstein. O disco está tão profundamente incrustado no intenso campo gravitacional do buraco negro que a luz do disco de gás é alterada, de acordo com essas teorias, dando aos astrônomos uma visão única dos processos dinâmicos próximos a um buraco negro.
“Nós nunca vimos os efeitos da relatividade geral e especial na luz visível com tanta clareza”, disse o membro da equipe Marco Chiaberge da AURA para a ESA, STScI e Universidade Johns Hopkins.
O material do disco foi medido pelo Hubble girando em torno do buraco negro a mais de 10% da velocidade da luz. Em tais velocidades extremas, o gás parece brilhar enquanto viaja para a Terra de um lado, e escurece à medida que se afasta do nosso planeta. Esse efeito é conhecido como irradiação relativística. As observações do Hubble também mostram que o gás está tão profundamente enterrado em um poço gravitacional que a luz está lutando para escapar e, portanto, parece esticada para comprimentos de onda mais vermelhos. A massa do buraco negro é em torno de 250 milhões de vezes a do Sol.
“Esta é uma intrigante olhada em um disco muito próximo a um buraco negro, tão perto que as velocidades e a intensidade da atração gravitacional estão afetando a forma como vemos os fótons de luz”, explicou o primeiro autor do estudo, Stefano Bianchi, da Università degli Studi Roma Tre em Itália.
A fim de estudar o assunto que roda profundamente dentro deste disco, os pesquisadores usaram o instrumento de espectrógrafo de imagem do telescópio espacial Hubble (STIS). Essa ferramenta de diagnóstico divide a luz de um objeto em seus muitos comprimentos de onda individuais para determinar a velocidade, a temperatura e outras características do objeto com precisão muito alta. O STIS foi essencial para observar efetivamente a região de baixa luminosidade ao redor do buraco negro, bloqueando a luz brilhante da galáxia.
Os astrônomos inicialmente selecionaram esta galáxia para validar modelos aceitos sobre galáxias ativas de baixa luminosidade: aquelas com buracos negros desnutridos. Esses modelos prevêem que discos de material devem se formar quando grandes quantidades de gás são capturadas pela forte força gravitacional de um buraco negro, emitindo subsequentemente muita luz e produzindo um farol brilhante chamado quasar.
“O tipo de disco que vemos é um quasar em escala reduzida que não esperávamos existir”, explicou Bianchi. “É o mesmo tipo de disco que vemos em objetos que são 1000 ou até 100.000 vezes mais luminosos. As previsões dos modelos atuais para galáxias ativas muito fracas falharam claramente.”
A equipe espera usar o Hubble para procurar outros discos muito compactos em torno de buracos negros de baixa luminosidade em galáxias ativas semelhantes.
O trabalho da equipe aparecerá na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
Publicado em 11/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-hubble-mysterious-black-hole-disc.html
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