Imagem do Hubble de Markarian 817. Crédito:NASA Os buracos negros são como crianças temperamentais. Eles derramam comida o tempo todo, mas o XMM-Newton da ESA detectou um buraco negro no ato de “virar a mesa” durante uma refeição que de outra forma seria civilizada.
Este ato evita que a galáxia que rodeia o buraco negro forme novas estrelas, dando-nos uma ideia de como os buracos negros e as galáxias co-evoluem.
No coração de cada grande galáxia existe um buraco negro supermassivo, cuja imensa gravidade atrai gás dos seus arredores. À medida que o gás espirala para dentro, ele se agrupa em um “disco de acreção” plano ao redor do buraco negro, onde aquece e se ilumina. Com o tempo, o gás mais próximo do buraco negro passa do ponto sem retorno e é engolido.
No entanto, os buracos negros consomem apenas uma fração do gás que espirala em sua direção. Ao circundar um buraco negro, alguma matéria é lançada de volta ao espaço, da mesma forma que uma criança bagunceira derrama muito do que está em seu prato.
Em episódios mais dramáticos, um buraco negro virará toda a mesa de jantar:o gás no disco de acreção é expelido em todas as direções a velocidades tão altas que elimina o gás interestelar circundante. Isto não só priva o buraco negro de comida, mas também significa que nenhuma nova estrela pode se formar numa vasta região, alterando a estrutura da galáxia.
Até agora, este "vento de buraco negro" ultrarrápido só tinha sido detectado vindo de discos de acreção extremamente brilhantes, que estão no limite da quantidade de matéria que podem absorver. Desta vez, o XMM-Newton detectou vento ultrarrápido em um galáxia distintamente média, que você poderia dizer que era "apenas um lanche". A descoberta é relatada no The Astrophysical Journal Letters .
"Poderíamos esperar ventos muito rápidos se um ventilador fosse ligado na configuração mais alta. Na galáxia que estudamos, chamada Markarian 817, o ventilador foi ligado em uma configuração de potência mais baixa, mas ainda havia ventos incrivelmente energéticos sendo gerados." observa a pesquisadora de graduação Miranda Zak (Universidade de Michigan), que desempenhou um papel central nesta pesquisa.
"É muito incomum observar ventos ultrarrápidos e ainda menos comum detectar ventos que tenham energia suficiente para alterar o caráter de sua galáxia hospedeira. O fato de Markarian 817 ter produzido esses ventos por cerca de um ano, embora não estivesse em um particularmente ativo, sugere que os buracos negros podem remodelar as suas galáxias hospedeiras muito mais do que se pensava anteriormente," acrescenta o co-autor Elias Kammoun, astrónomo da Universidade Roma Tre, Itália. Impressão artística de Markarian 817. Crédito:The Cyprus Planetarium Raios X bloqueados pelo vento
Os centros galácticos ativos emitem luz de alta energia, incluindo raios X. Markarian 817 se destacou para os pesquisadores porque ficou extremamente silencioso. Observando a galáxia usando o observatório Swift da NASA, Miranda conta:“O sinal de raios X era tão fraco que fiquei convencido de que estava fazendo algo errado”.
Observações de acompanhamento utilizando o telescópio de raios X mais sensível da ESA, o XMM-Newton, revelaram o que realmente estava a acontecer:ventos ultrarrápidos vindos do disco de acreção agiam como uma mortalha, bloqueando os raios X enviados das imediações do disco. buraco negro (chamado de corona). Estas medições foram apoiadas por observações feitas com o telescópio NuSTAR da NASA.
Uma análise detalhada das medições de raios X mostrou que, longe de emitir uma única "sopro" de gás, o centro de Markarian 817 produziu uma tempestade com rajadas de vento sobre uma vasta área do disco de acreção. O vento durou várias centenas de dias e consistiu em pelo menos três componentes distintos, cada um movendo-se a vários por cento da velocidade da luz.
Isto resolve um quebra-cabeça em aberto na nossa compreensão de como os buracos negros e as galáxias ao seu redor influenciam-se mutuamente. Existem muitas galáxias – incluindo a Via Láctea – que parecem ter grandes regiões em torno dos seus centros nas quais se formam muito poucas estrelas novas. Isto poderia ser explicado pelos ventos dos buracos negros que eliminam o gás de formação estelar, mas isto só funciona se os ventos forem rápidos o suficiente, sustentados por tempo suficiente e forem gerados por buracos negros com níveis típicos de atividade.
"Muitos problemas pendentes no estudo de buracos negros são uma questão de conseguir detecções através de longas observações que se estendem por muitas horas para capturar eventos importantes. Isto destaca a importância primordial da missão XMM-Newton para o futuro. Nenhuma outra missão pode entregar o combinação da sua alta sensibilidade e da sua capacidade de fazer observações longas e ininterruptas," afirma Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA.
Mais informações: Miranda K. Zak et al, Feedback feroz em um estado obscuro, Sub-Eddington do Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1407 Informações do diário: Cartas de Diários Astrofísicos
