Imagem ALMA do disco de gás hidrogênio frio fluindo ao redor do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia. As cores representam o movimento do gás em relação à Terra:a parte vermelha está se afastando, então as ondas de rádio detectadas pelo ALMA são ligeiramente esticadas, ou deslocado, para a porção "mais vermelha" do espectro; a cor azul representa o gás movendo-se em direção à Terra, então as ondas de rádio são ligeiramente comprimidas, ou deslocado, para a porção "mais azul" do espectro. A cruz representa a localização do buraco negro. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), E.M. Murchikova; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Novas observações do ALMA revelam um disco de legal nunca antes visto, gás interestelar enrolado em torno do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Este disco nebuloso oferece aos astrônomos novos insights sobre o funcionamento da acreção:o sifão de material para a superfície de um buraco negro. Os resultados são publicados na revista Natureza .
Ao longo de décadas de estudo, os astrônomos desenvolveram uma imagem mais clara da vizinhança caótica e populosa em torno do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Nosso centro galáctico tem aproximadamente 26, 000 anos-luz da Terra e do buraco negro supermassivo lá, conhecido como Sagitário A * (A "estrela"), é 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Agora sabemos que esta região está repleta de estrelas errantes, nuvens de poeira interestelar, e um grande reservatório de gases fenomenalmente quentes e comparativamente mais frios. Espera-se que esses gases orbitem o buraco negro em um vasto disco de acreção que se estende a alguns décimos de ano-luz do horizonte de eventos do buraco negro.
Até agora, Contudo, astrônomos foram capazes de imaginar apenas os tênues, porção quente deste fluxo de gás de acréscimo, que forma um fluxo aproximadamente esférico e não mostra nenhuma rotação óbvia. Sua temperatura é estimada em 10 milhões de graus Celsius (18 milhões de graus Fahrenheit), ou cerca de dois terços da temperatura encontrada no centro de nosso sol. Nesta temperatura, o gás brilha intensamente na luz de raios-X, permitindo que seja estudado por telescópios de raios-X baseados no espaço, em uma escala de cerca de um décimo de ano-luz do buraco negro.
Impressão artística do anel de legal, gás interestelar circundando o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Novas observações do ALMA revelam essa estrutura pela primeira vez. Crédito:NRAO / AUI / NSF; S. Dagnello
Além deste gostoso, gás brilhante, observações anteriores com telescópios de comprimento de onda milimetrado detectaram um vasto estoque de gás hidrogênio comparativamente mais frio (cerca de 10 mil graus Celsius, ou 18, 000 graus Fahrenheit) dentro de alguns anos-luz do buraco negro. A contribuição desse gás mais frio para o fluxo de acreção no buraco negro era anteriormente desconhecida.
Embora nosso buraco negro no centro da galáxia seja relativamente silencioso, a radiação ao seu redor é forte o suficiente para fazer com que os átomos de hidrogênio se percam continuamente e se recombinem com seus elétrons. Esta recombinação produz um sinal distinto de comprimento de onda milimetrado, que é capaz de chegar à Terra com muito poucas perdas ao longo do caminho.
Com sua notável sensibilidade e poderosa capacidade de ver detalhes finos, o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) foi capaz de detectar este fraco sinal de rádio e produzir a primeira imagem do disco de gás mais frio a apenas cerca de um centésimo de ano-luz de distância (ou cerca de 1000 vezes a distância do Terra ao Sol) do buraco negro supermassivo. Essas observações permitiram aos astrônomos mapear a localização e rastrear o movimento desse gás. Os pesquisadores estimam que a quantidade de hidrogênio neste disco frio é cerca de um décimo da massa de Júpiter, ou um décimo milésimo da massa do Sol.
Ao mapear as mudanças nos comprimentos de onda desta luz de rádio devido ao efeito Doppler (a luz dos objetos que se movem em direção à Terra é ligeiramente deslocada para a parte "mais azul" do espectro, enquanto a luz dos objetos que se afastam é ligeiramente deslocada para a parte "mais vermelha" ), os astrônomos puderam ver claramente que o gás está girando em torno do buraco negro. This information will provide new insights into the ways that black holes devour matter and the complex interplay between a black hole and its galactic neighborhood.
"We were the first to image this elusive disk and study its rotation, " said Elena Murchikova, a member in astrophysics at the Institute for Advanced Study in Princeton, Nova Jersey, and lead author on the paper. "We are also probing accretion onto the black hole. This is important because this is our closest supermassive black hole. Even so, we still have no good understanding of how its accretion works. We hope these new ALMA observations will help the black hole give up some of its secrets."
