O buraco negro Sagitário A* dá seus cumprimentos ao chef

Imagem by Hubble Site

O buraco negro supermassivo da Via Láctea pode ter arrotado há alguns milhares de anos.

O buraco negro central da nossa Via Láctea tem um vazamento. Este buraco negro supermassivo parece que ainda tem vestígios de um jato semelhante a um maçarico que remonta a vários milhares de anos. O Telescópio Espacial Hubble da NASA não fotografou o jato fantasma, mas ajudou a encontrar evidências circunstanciais de que ele ainda está empurrando fracamente para uma enorme nuvem de hidrogênio e depois respingando, como o fluxo estreito de uma mangueira apontada para uma pilha de areia.

Esta é mais uma evidência de que o buraco negro, com uma massa de 4,1 milhões de sóis, não é um monstro adormecido, mas soluça periodicamente à medida que estrelas e nuvens de gás caem nele. Os buracos negros atraem algum material para um disco de acreção giratório e orbital, onde parte do material em queda é varrido para jatos de saída que são colimados pelos poderosos campos magnéticos do buraco negro. Os estreitos “feixes de holofote” são acompanhados por uma inundação de radiação ionizante mortal.

Nesta imagem composta anotada, o amarelo representa os dados do Hubble, o azul os dados do Chandra, o verde os dados do Alma e o vermelho os dados do VLA. O gráfico de um leque branco vertical translúcido é adicionado para mostrar o eixo sugerido de um mini-jato do buraco negro supermassivo no coração da galáxia.

Créditos: NASA, ESA e Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill); Processamento de imagem: Joseph DePasquale (STScI)

“O buraco negro central é dinamicamente variável e atualmente está desligado”, disse Gerald Cecil, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill. Cecil juntou, como um quebra-cabeça, observações de vários comprimentos de onda de uma variedade de telescópios que sugerem que o buraco negro arrota minijatos toda vez que engole algo pesado, como uma nuvem de gás. A pesquisa de sua equipe multinacional acaba de ser publicada no Astrophysical Journal.

Em 2013, evidências de um jato do sul atarracado perto do buraco negro vieram de raios-X detectados pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA e ondas de rádio detectadas pelo telescópio Jansky Very Large Array em Socorro, Novo México. Este jato também parece estar se espalhando pelo gás perto do buraco negro.

Cecil estava curioso para saber se havia um contra-jato do norte também. Ele primeiro observou espectros de arquivo de moléculas como álcool metílico e monossulfeto de carbono do Observatório ALMA no Chile (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), que usa comprimentos de onda milimétricos para espiar através dos véus de poeira entre nós e o núcleo galáctico. O ALMA revela uma característica linear em expansão e estreita no gás molecular que pode ser rastreada até pelo menos 15 anos-luz do buraco negro.

Ao conectar os pontos, Cecil encontrou nas imagens de comprimento de onda infravermelho do Hubble uma bolha brilhante e inflada de gás quente que se alinha ao jato a uma distância de pelo menos 35 anos-luz do buraco negro. Sua equipe sugere que o jato do buraco negro se chocou contra ele, inflando a bolha. Esses dois efeitos residuais do jato de desvanecimento são a única evidência visual de seu impacto no gás molecular.

À medida que sopra através do gás, o jato atinge o material e se dobra ao longo de vários fluxos. “Os fluxos percolam do denso disco de gás da Via Láctea”, disse o coautor Alex Wagner, da Universidade de Tsukuba, no Japão. “O jato diverge de um feixe de lápis em gavinhas, como a de um polvo.” Esse fluxo cria uma série de bolhas em expansão que se estendem por pelo menos 500 anos-luz. Essa estrutura maior de “bolha de sabão” foi mapeada em vários comprimentos de onda por outros telescópios.

Wagner e Cecil executaram modelos de supercomputadores de fluxos de jatos em um disco simulado da Via Láctea, que reproduziu as observações. “Como na arqueologia, você cava e cava para encontrar artefatos cada vez mais antigos até encontrar os restos de uma grande civilização”, disse Cecil. A conclusão de Wagner: “Nosso buraco negro central claramente aumentou em luminosidade pelo menos 1 milhão de vezes no último milhão de anos. Isso foi suficiente para um jato perfurar o halo galáctico.”

Observações anteriores do Hubble e de outros telescópios encontraram evidências de que o buraco negro da Via Láctea teve uma explosão cerca de 2-4 milhões de anos atrás. Isso foi energético o suficiente para criar um imenso par de bolhas elevando-se acima de nossa galáxia que brilham em raios gama. Eles foram descobertos pela primeira vez pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA em 2010 e estão cercados por bolhas de raios X que foram descobertas em 2003 pelo satélite ROSAT e mapeadas totalmente em 2020 pelo satélite eROSITA.

Este esquema é baseado em observações de vários comprimentos de onda de um jato suspeito do enorme buraco negro no centro da nossa galáxia Via Láctea. A visão ampla mostra nossa galáxia de lado, com duas enormes bolhas de plasma brilhando em raios gama e raios X. Estas são evidências de uma explosão explosiva do buraco negro há cerca de 2 milhões de anos. Sondando profundamente no núcleo da galáxia (inserção), os astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble capturaram uma nuvem brilhante de hidrogênio perto do buraco negro. A interpretação é que a nuvem está sendo atingida por um jato estreito e colunado de material que foi expelido do buraco negro há apenas 2.000 anos. O buraco negro ainda está ativo, mas em uma escala menor de produção de energia do que as explosões conhecidas anteriormente. Quando o jato atinge o nó de hidrogênio, o fluxo de saída se espalha em gavinhas semelhantes a polvos que continuam ao longo de uma trajetória para fora de nossa galáxia.

Créditos: NASA, ESA, Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill) e Dani Player (STScI)

Os espectros de luz ultravioleta do Hubble foram usados para medir a velocidade de expansão e a composição dos lóbulos de balão. Os espectros do Hubble descobriram mais tarde que a explosão era tão poderosa que iluminou uma estrutura gasosa, chamada corrente de Magalhães, a cerca de 200.000 anos-luz do centro galáctico. O gás está brilhando daquele evento até hoje.

Para ter uma ideia melhor do que está acontecendo, Cecil olhou para o Hubble e imagens de rádio de outra galáxia com uma saída de buraco negro. Localizada a 47 milhões de anos-luz de distância, a galáxia espiral ativa NGC 1068 tem uma série de características de bolhas alinhadas ao longo de uma saída do buraco negro muito ativo em seu centro. Cecil descobriu que as escalas das estruturas de rádio e raios X que emergem da NGC 1068 e da nossa Via Láctea são muito semelhantes. “Uma bolha de choque no topo do fluxo de saída da NGC 1068 coincide com a escala do início da bolha de Fermi na Via Láctea. A NGC 1068 pode estar nos mostrando o que a Via Láctea estava fazendo durante sua grande onda de energia vários milhões de anos atrás.”

A característica do jato residual está perto o suficiente do buraco negro da Via Láctea que se tornaria muito mais proeminente apenas algumas décadas depois que o buraco negro se energizasse novamente. Cecil observa que “o buraco negro precisa apenas aumentar sua luminosidade em cem vezes ao longo desse tempo para reabastecer o canal do jato com partículas emissoras. Seria legal ver até onde o jato chega nessa explosão. Alcançar o raio gama de Fermi bolhas exigiriam que o jato se sustentasse por centenas de milhares de anos, porque essas bolhas têm, cada uma, 50.000 anos-luz de diâmetro!”

Mini-jato encontrado perto do buraco negro supermassivo da Via Láctea

Essa evidência de um jato parecido com um maçarico lançado apenas alguns milhares de anos atrás foi descrita em um artigo publicado em 6 de dezembro no Astrophysical Journal. Embora o jato não tenha sido detectado diretamente, o Telescópio Espacial Hubble viu evidências indiretas do material do jato empurrando uma nuvem de hidrogênio próxima.

Publicado em 23/01/2022 07h03

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