Vento Quasar
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Impressão artística de um vento quasar (em azul claro) sendo lançado do disco de acreção (vermelho-laranja) em torno de um buraco negro supermassivo. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier e a colaboração SDSS

Uma nova descoberta ajuda a esclarecer como os buracos negros activos podem moldar continuamente as suas galáxias, estimulando ou extinguindo o desenvolvimento de novas estrelas.

A investigação astronómica revela que os buracos negros supermassivos aceleram o gás nas galáxias, afectando significativamente o desenvolvimento estelar através de ventos fortes. Este estudo acrescenta informações cruciais sobre como os buracos negros moldam as suas galáxias.

Dinâmica Cósmica: Aceleração de Gás em Galáxias

Nuvens de gás numa galáxia distante estão a ser empurradas cada vez mais rapidamente – a mais de 16.000 quilómetros por segundo – para fora, entre estrelas vizinhas, por explosões de radiação da estrela supermassiva. buraco negro no centro da galáxia. É uma descoberta que ajuda a iluminar a forma como os buracos negros activos podem moldar continuamente as suas galáxias, estimulando ou extinguindo o desenvolvimento de novas estrelas.

Uma equipe de pesquisadores liderada pela professora de astronomia da Universidade de Wisconsin-Madison, Catherine Grier, e pelo recém-formado Robert Wheatley, revelou o gás em aceleração usando anos de dados coletados de um quasar, um tipo de buraco negro particularmente brilhante e turbulento, a bilhões de anos-luz de distância em a constelação de Boötes. Eles apresentaram suas descobertas na 244ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Madison.

Os cientistas acreditam que os buracos negros estão situados no centro da maioria das galáxias. Quasares são buracos negros supermassivos rodeados por discos de matéria que são atraídos pelo enorme poder gravitacional do buraco negro.

Gráficos de dados de vento do Quasar
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Impressão artística de um vento quasar (em azul claro) sendo lançado do disco de acreção (vermelho-laranja) em torno de um buraco negro supermassivo. Inseridos à direita estão dois espectros do quasar SBS 1408+544, mostrando o deslocamento para a esquerda da luz absorvida que revelou a aceleração do gás empurrado pelos ventos do quasar. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier e a colaboração SDSS

Os mecanismos de iluminação quasar

“O material desse disco está sempre caindo no buraco negro, e a fricção desse puxão e puxão aquece o disco e o torna muito, muito quente e muito, muito brilhante”, diz Grier. “Estes quasares são realmente luminosos e, como existe uma grande variação de temperaturas desde o interior até às partes mais distantes do disco, a sua emissão cobre quase todo o espectro eletromagnético.”

A luz brilhante torna visíveis quasares quase tão antigos quanto o Universo (até 13 mil milhões de anos-luz de distância), e a ampla gama da sua radiação torna-os particularmente úteis para os astrónomos sondarem o Universo primitivo.

Quasar SBS 1408+544
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Uma imagem do quasar SBS 1408+544, o ponto azul no centro da mira. Crédito: Jordan Raddick e a colaboração SDSS

Insights observacionais sobre os ventos do buraco negro

Os investigadores usaram mais de oito anos de observações de um quasar chamado SBS 1408+544, recolhidas por um programa realizado pelo Sloan Digital Sky Survey agora conhecido como Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Eles rastrearam ventos compostos de carbono gasoso, detectando a luz que estava faltando no quasar – luz que estava sendo absorvida pelo gás. Mas em vez de ser absorvida exatamente no ponto certo do espectro que indicaria carbono, a sombra se afastava cada vez mais de casa a cada nova observação do SBS 1408+544.

“Essa mudança nos diz que o gás está se movendo rápido e cada vez mais rápido”, diz Wheatley. “O vento está acelerando porque está sendo empurrado pela radiação que é expelida do disco de acreção.”

Cientistas, incluindo Grier, sugeriram que já observaram ventos acelerados de discos de acreção de buracos negros antes, mas isso ainda não foi apoiado por dados de mais do que algumas observações. Os novos resultados vieram de cerca de 130 observações do SBS 1408+544 feitas ao longo de quase uma década, o que permitiu à equipe identificar solidamente o aumento na velocidade com alta confiança.

A influência dos ventos do buraco negro na evolução galáctica

Os ventos que empurram o gás para fora do quasar são de interesse para os astrónomos porque são uma forma pela qual os buracos negros supermassivos podem influenciar a evolução das galáxias que os rodeiam.

“Se forem suficientemente energéticos, os ventos poderão viajar até à galáxia hospedeira, onde poderão ter um impacto significativo”, diz Wheatley.

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Dependendo das circunstâncias, os ventos de um quasar podem fornecer uma pressão que comprime o gás e acelera o nascimento de uma estrela na sua galáxia hospedeira. Ou poderia eliminar esse combustível e impedir a formação de uma estrela em potencial.

“Os buracos negros supermassivos são grandes, mas são realmente minúsculos em comparação com as suas galáxias”, diz Grier, cujo trabalho é apoiado pela National Science Foundation. “Isso não significa que eles não possam ‘conversar’ entre si, e esta é uma maneira de um falar com o outro que teremos de levar em conta quando modelarmos os efeitos desses tipos de buracos negros.”

O estudo do SBS 1408+544 foi publicado em 11 de junho em O Jornal Astrofísico.

Referência: “O Projeto de Mapeamento de Reverberação do Mapeador de Buraco Negro SDSS-V: Aceleração da Linha de Absorção Ampla C iv no Quasar SBS 1408 + 544” por Robert Wheatley, Catherine J. Grier, Patrick B. Hall, WN Brandt, Jonah Lotz, DP Schneider , Jonathan R. Trump, Yue Shen, Lucas M. Seaton, Scott F. Anderson, Matthew J. Temple, Roberto Assef, Logan B. Fries, Y. Homayouni, Darshan Kakkad, Anton M. Koekemoer, Mary Loli Martínez-Aldama, C. Alenka Negrete, Claudio Ricci, Dmitry Bizyaev, Joel R. Brownstein, Sean Morrison e Kaike Pan, 11 de junho de 2024, O Jornal Astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad429e

O estudo incluiu colaboradores da Universidade de York, da Universidade Estadual da Pensilvânia, da Universidade do Arizona e outras.

Esta pesquisa foi financiada em parte por doações da National Science Foundation (AST-2310211 e AST-2309930).



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