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Buraco negro expulsa sua própria "comida" e emite jatos em nova foto

Por| Editado por Patricia Gnipper | 05 de Junho de 2023 às 09h33

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NASA/CXC/C. Bambic et al/SDSS/NSF/NRAO/VLA/ESO/N.Wolk
NASA/CXC/C. Bambic et al/SDSS/NSF/NRAO/VLA/ESO/N.Wolk

Uma letra "H", esculpida no gás de uma galáxia elíptica pelos jatos de um buraco negro supermassivo, apareceu nas imagens de raios X obtidos pelo satélite Chandra, da NASA. Além de peculiar, a foto indica que os jatos relativísticos exercem influência na quantidade de gás que pode cair em um buraco negro ativo.

No centro da galáxia M84, localizada a uma distância de 60 milhões de anos-luz em relação à Terra, existe um buraco negro supermassivo ativo se alimentando de gás, acumulando matéria ao seu redor e ejetando gases de seus polos. Esse processo já foi visto muitas outras vezes em outras galáxias, mas aqui a curiosa letra “H” também revela a ação da Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein.

A estrutura em cor magenta foi revelada em uma imagem de raios X do gás que circunda o buraco negro na galáxia, enquanto os jatos azuis foram mostrados pelo radiotelescópio Very Large Array (VLA). As duas foram sobrepostas para mostrar que os jatos estão afastando parte do gás que alimenta o buraco negro.

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O processo é curioso e serve como demonstração de como as forças relativísticas (movimentos de partículas próximos à velocidade da luz) podem entrar em ação onde não se espera muito que isso ocorra.

Grosso modo, o buraco negro se alimenta do gás e acumula essa matéria ao seu redor em um disco de acreção, de modo que a “refeição” seja lenta. Devido ao campo magnético do buraco negro, parte desse material acrescido é “arrotado” na forma de jatos.

Quando isso acontece, abre-se espaço nas proximidades do buraco negro, onde mais matéria pode se acumular ao redor do disco. Os modelos mais básicos de buracos negros descrevem esse processo por meio de métricas, mas nem sempre eles preveem toda a turbulência envolvida em objetos reais.

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Por exemplo, alguns modelos teóricos consideram o buraco negro apenas como uma massa com gravidade, sem levar em conta rotação ou carga elétrica. Outros consideram todas essas três características, mas deixam de lado a influência do ambiente ao redor. Isso ocorre porque nem todos os buracos negros serão iguais, mas a maioria compartilha algumas características em comum.

Voltando à letra “H” em M84, a imagem que estamos olhando revela como os jatos “arrotados” pelo buraco negro espalharam boa parte da “comida” que ainda nem havia chegado à mesa (com o perdão pela metáfora escatológica). Isso é uma violação de um desses modelos teóricos básicos, conhecido como raio de Bondi.

O raio de Bondi é um cálculo que deveria nos dizer qual a distância do buraco negro a matéria deve estar para que as forças relativísticas começem a agir sobre ela, impedindo-a de cair no disco de acreção. Se um gás atinge o raio de Boldi (que depende da massa do buraco negro), ele não conseguirá mais escapar de se transformar em parte desse disco.

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Isso ocorre em um raio ao redor do centro de gravidade, ou seja, não importa de que lado a matéria esteja caindo — ela deve chegar à mesma distância do buraco negro para cair no disco de acreção, o que nos dá uma espécie de esfera imaginária. Assim, a matéria sempre cairá em taxas iguais de velocidade.

No entanto, como dissemos antes, às vezes as condições turbulentas podem mudar o cenário, e esse é o caso do buraco negro em M84. Ali, o raio de Bondi parece deixar de fazer sentido, pois em algumas regiões os jatos relativísticos estão alterando e restringindo as taxas de velocidade e do gás que chega ao disco de acreção. Em outras palavras, todo o mecanismo deixa de ser algo simétrico.

Essas descobertas não são exatamente chocante para os astrônomos, mas ainda assim é importante encontrar bons exemplos para refinar os modelos teóricos que incorporam as dinâmicas de buracos negros em condições extremas.

A pesquisa foi publicada no The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Fonte: arXiv.org; via: Space.com