Bolhas gigantes da Via Láctea podem ser fruto de buraco negro supermassivo

As enormes bolhas Fermi e eRosita podem ser fruto do mesmo evento ocorrido há 2,6 milhões de anos, no buraco negro supermassivo que habita o coração da nossa galáxia. Essa foi a conclusão de um novo estudo, que investigou o que aconteceria se o buraco negro emitisse jatos, como ocorre em outras galáxias.

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O Sagitário A* — nome do buraco negro supermassivo da Via Láctea — está tranquilamente “adormecido”. Eventualmente, ele libera algumas pequenas explosões, mas, de modo geral, não está se alimentando. Por isso, poucos eventos turbulentos ocorrem no ambiente circunvizinho.

Contudo, nem sempre foi assim. Os astrônomos suspeitam que alguns milhares de anos atrás, ele foi mais ativo. Agora, as misteriosas bolhas descobertas na última década podem ajudar a montar um “retrato” dessa atividade.

Bolhas Fermi e eRosita

As bolhas Fermi foram detectadas em 2010 e surpreendeu os astrônomos: elas estendem-se por 29.354 anos-luz acima e abaixo do plano galáctico da Via Láctea, resultando em quase 60 mil anos-luz, no total.

Elas são preenchidas por gás quente e campos magnéticos que emitem radiação gama e têm uma contraparte de micro-ondas, conhecida como névoa de micro-ondas. Embora invisíveis para o olho humano, elas cobrem mais da metade do céu visível e contêm elementos pesados ​​como silício, carbono e alumínio.

Em 2019, um artigo tentou explicar essas bolhas com um evento de explosão de energia conhecida como erupção de Seyfert, um tipo de explosão que pode ocorrer em galáxias com buracos negros ativos a cada 10 milhões de anos. Contudo, parece que este não é o caso, segundo as novas simulações da atividade do Sagitário A*.

Já as bolhas eROSITA, descobertas dez anos depois, emitem raios X e se estendem por cerca de 45.661 anos-luz em todas as direções do centro galáctico (mais de 90 mil anos-luz, no total). A energia necessária para alimentar a formação destas bolhas deve ter sido o equivalente à de 100.000 supernovas.

Os cientistas já cogitavam que as duas bolhas fossem o resultado de uma mesma explosão, por causa dos formatos semelhantes. O novo estudo mostra que isso é realmente possível e aponta para um responsável: o buraco negro Sagitário A*.

Buraco negro explosivo

O ambiente em torno de um buraco negro é complexo, com gravidade e campos magnéticos extremos. Quando ele se alimenta, as coisas ficam ainda mais turbulentas — a matéria não cai direto no horizonte de eventos, mas é transformada antes em um disco de acreção.

Esse disco, que gira ao redor do buraco negro em alta velocidade, é “cozido” até toda a matéria se transformar em plasma. Pense nisso como preparar a refeição em um forno super quente, que também funciona como um liquidificador tão violento que algumas gotas quentes respingam para fora.

No buraco negro, esses “respingos” de plasma são conduzidos pelos campos magnéticos do objeto, em direção aos dois polos (norte e sul) e, enfim, ejetados na forma de jatos em velocidade supersônica. Esses jatos produzem energia e alcançam grandes distâncias acima e abaixo do plano galáctico.

Isso tudo ocorre em buracos negros ativos, mas não é o caso do Sagitário A* — ao menos não hoje em dia. No passado, entretanto, ele poderia ter preparado algumas refeições e emitido alguns surtos energéticos por breves períodos (em escala cósmica). A simulação dos autores do novo estudo mostrou que isso poderia ter criado as bolhas Fermi e eRosita.

Ainda de acordo com a simulação, o buraco negro teria sido ativo há cerca de 2,6 milhões de anos, lançando jatos no espaço por aproximadamente 100.000 anos. Esses jatos empurraram o gás do meio interestelar, produzindo um par de casulos (ou bolhas) que cresceram, expandindo-se pelo halo galáctico.

Assim, os jatos empurraram e comprimiram o gás do halo galáctico para longe, formando um choque de propagação para fora. Isso causou um aumento na densidade do gás local, produzindo uma emissão térmica na faixa de raios X do espectro eletromagnético — ou seja, os sinais da bolha eROSITA.

Para os autores do estudo, “pesquisas futuras revelarão ainda mais o impacto desse feedback energético na história da evolução da nossa Via Láctea, e como esse evento se encaixa no quadro mais amplo da coevolução do buraco negro supermassivo-galáxia no universo.

O artigo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Nature Astronomy, ScienceAlert