Chandra, da NASA, identifica um buraco negro com baixo desempenho
Quasar H1821+643. Esta imagem composta mostra um quasar, uma classe rara e extrema de buraco negro supermassivo, localizado a cerca de 3,4 bilhões de anos-luz da Terra. No centro da imagem há uma luz circular, branca e brilhante, semelhante ao feixe de uma lanterna. se foi apontado diretamente para você. Uma estrutura difusa em forma de barra de luz de rádio vermelha, ligeiramente maior que a largura da luz branca, circunda a estrutura circular. A barra vermelha também se estende acima e abaixo da luz branca, estendendo-se em uma linha um tanto reta desde a posição de uma hora até a posição de sete horas no mostrador de um relógio. Em ambos os lados da barra vermelha, a luz de raios X está presente como nuvens azuis e finas de gás quente que são mais brilhantes perto das formações vermelhas e brancas. As nuvens mais brilhantes representam um gás mais denso. Crédito:Raio X:NASA/CXC/Univ. de Nottingham/H. Russell et al.; Rádio:NSF/NRAO/VLA; Processamento de imagem:NASA/CXC/SAO/N. Wolk Os astrónomos revelaram que um buraco negro supermassivo brilhante não corresponde às expectativas. Embora seja responsável por altos níveis de radiação e jatos poderosos, este buraco negro gigante não é tão influente como muitos dos seus homólogos noutras galáxias.
Um novo estudo usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA observou o quasar mais próximo da Terra que está em um aglomerado de galáxias. Os quasares são uma classe rara e extrema de buracos negros supermassivos que puxam furiosamente material para dentro, produzindo radiação intensa e, às vezes, jatos poderosos. Conhecido como H1821+643, este quasar recentemente estudado fica a cerca de 3,4 mil milhões de anos-luz da Terra e contém um buraco negro que pesa cerca de quatro mil milhões de vezes o do Sol.
A maioria dos buracos negros supermassivos em crescimento puxam material menos rapidamente do que os dos quasares. Os astrónomos estudaram o impacto destes buracos negros mais comuns, observando-os nos centros de aglomerados de galáxias. Explosões regulares desses buracos negros evitam que as enormes quantidades de gás superaquecido em que estão incorporados esfriem, o que limita o número de estrelas que se formam em suas galáxias hospedeiras e a quantidade de combustível que é canalizado em direção ao buraco negro.
Muito menos se sabe sobre a influência que os quasares em aglomerados de galáxias têm sobre os seus arredores.
"Descobrimos que o quasar no nosso estudo parece ter abandonado grande parte do controlo imposto pelos buracos negros de crescimento mais lento," disse Helen Russell, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, que liderou o novo estudo. “O apetite do buraco negro não é igualado pela sua influência.”
Para chegar a esta conclusão, a equipe usou o Chandra para estudar o gás quente que envolve o H1821+643 e sua galáxia hospedeira. Os raios X brilhantes do quasar, no entanto, dificultaram o estudo dos raios X mais fracos do gás quente. . Crédito:NASA “Tivemos que remover cuidadosamente o brilho dos raios X para revelar qual é a influência do buraco negro”, disse o coautor Paul Nulsen do Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian. "Podemos então ver que na verdade está tendo pouco efeito no ambiente."
Usando o Chandra, a equipe descobriu que a densidade do gás próximo ao buraco negro no centro da galáxia é muito maior, e as temperaturas do gás muito mais baixas, do que em regiões mais distantes. Os cientistas esperam que o gás quente se comporte desta forma quando há pouca ou nenhuma entrada de energia (que normalmente viria de explosões de um buraco negro) para evitar que o gás quente arrefeça e flua em direção ao centro do aglomerado.
"O buraco negro gigante está a gerar muito menos calor do que a maioria dos outros nos centros dos aglomerados de galáxias," disse a co-autora Lucy Clews, da Open University, no Reino Unido. "Isto permite que o gás quente arrefeça rapidamente e forme novas estrelas, e também atue como fonte de combustível para o buraco negro."
Os investigadores determinaram que o gás quente – equivalente a cerca de 3.000 vezes a massa do Sol por ano – está a arrefecer a tal ponto que já não é visível nos raios X. Este rápido arrefecimento pode facilmente fornecer material suficiente para as 120 massas solares de novas estrelas observadas a formar-se na galáxia hospedeira todos os anos, e para as 40 massas solares consumidas pelo buraco negro todos os anos.
A equipe também examinou a possibilidade de que a radiação do quasar esteja causando diretamente o resfriamento do gás quente do aglomerado. Isso envolve fótons de luz do quasar colidindo com elétrons no gás quente, fazendo com que os fótons se tornem mais energéticos e os elétrons percam energia e esfriem. O estudo da equipa mostrou que este tipo de arrefecimento está provavelmente a ocorrer no aglomerado que contém H1821+643, mas é demasiado fraco para explicar a grande quantidade de arrefecimento de gás observada.
“Embora este buraco negro possa ter um desempenho inferior por não bombear calor para o seu ambiente, o estado atual das coisas provavelmente não durará para sempre”, disse o co-autor Thomas Braben, da Universidade de Nottingham. "Eventualmente, a rápida ingestão de combustível pelo buraco negro deverá aumentar a potência dos seus jactos e aquecer fortemente o gás. O crescimento do buraco negro e da sua galáxia deverá então abrandar drasticamente."
Um artigo que descreve esses resultados foi aceito nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society e também está disponível no arXiv servidor de pré-impressão.
