Buraco negro supermassivo pego fazendo algo nunca visto antes: WebCuriosos
No que diz respeito aos buracos negros supermassivos, aquele que está no centro da Via Láctea é relativamente calmo.
Mas, mesmo no seu suposto estado de repouso, Sagitário A* é propenso a arrotos ou rupturas ocasionais – e agora, usando o JWST, os astrónomos registaram-no fazendo algo que nunca vimos antes.
Em 6 de abril de 2024, o buraco negro emitiu uma explosão observada nos comprimentos de onda do infravermelho médio, seguida por uma explosão de rádio equivalente.
Embora Sgr A* emita explosões ocasionais, esta é a primeira vez que o capturamos no infravermelho médio – uma das peças que faltam no quebra-cabeça do comportamento do buraco negro, de acordo com uma equipe liderada pelo astrônomo Sebastiano von Fellenberg de o Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha.
“A explosão de Sgr A* evolui e muda rapidamente, em questão de horas, e nem todas essas mudanças podem ser vistas em todos os comprimentos de onda”, diz o astrofísico Joseph Michail do Observatório Astrofísico Smithsonian.
“Há mais de 20 anos que sabemos o que acontece nas faixas do rádio e do infravermelho próximo (NIR), mas a ligação entre eles nunca foi 100 por cento clara. Esta nova observação no infravermelho médio preenche essa lacuna.”
Os buracos negros supermassivos são um componente crucial para a ordem do Universo como o conhecemos, os núcleos em torno dos quais as galáxias se aglomeram e giram. Eles variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol e exibem uma variedade de níveis de atividade, desde vorazmente violentos, à medida que devoram matéria a uma velocidade tremenda, até calmos e inativos.
Sgr A*, no coração da Via Láctea e com 4,3 milhões de massas solares, é o buraco negro supermassivo mais próximo ao qual temos acesso. Ele também está no extremo inativo da escala de atividade, o que significa que temos um lugar na primeira fila para o comportamento de buracos negros em pequena escala que seria muito fraco para ser visto se ocorresse em outra galáxia.
Os astrónomos têm observado de perto o centro galáctico durante décadas numa gama de comprimentos de onda para registar os seus estranhos sinais e arrotos e aprender mais sobre a actividade e dinâmica do ambiente gravitacionalmente mais extremo da Via Láctea.
A presença de Sgr A* cria uma região selvagem e turbulenta do espaço, com um enorme toro de poeira girando em torno do buraco negro supermassivo. Os astrônomos não sabem o que causa as explosões na região, mas as simulações sugerem que é uma interação entre as linhas do campo magnético no disco de material que orbita mais próximo do buraco negro.
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Quando duas linhas de campo se aproximam o suficiente, sugerem as simulações, elas podem se unir de uma forma que libera uma enorme quantidade de energia que podemos ver como emissão síncrotron – a radiação emitida pelos elétrons acelerando ao longo das linhas do campo magnético.
Mas não podíamos ter a certeza, porque não tínhamos observações no infravermelho médio de uma destas explosões.
“Porque o infravermelho médio fica entre o submilimétrico [far-infrared to microwave] e o infravermelho próximo, mantinha segredos sobre o papel dos elétrons, que precisam esfriar para liberar energia para alimentar as explosões”, Michael explica.
“As nossas novas observações são consistentes com os modelos e simulações existentes, dando-nos mais uma forte evidência para apoiar a teoria do que está por trás das explosões”.
As observações foram coletadas usando o instrumento infravermelho médio do JWST (MIRI); o Submillimeter Array operado em conjunto pelo Smithsonian Astrophysical Observatory e pela Academia Sinica; Observatório de raios X Chandra da NASA; e o Nuclear Spectroscopic Telescope Array da NASA, um observatório de raios gama situado na Estação Espacial Internacional.
Quando o JWST detectou um sinalizador que durou cerca de 40 minutos, eles se voltaram para os outros instrumentos para ver o que poderiam ter coletado. Não houve detecções nos regimes de raios X e gama – provavelmente porque a aceleração dos electrões não foi suficientemente elevada – mas o Submillimeter Array captou um surto de ondas de rádio atrasadas cerca de 10 minutos atrás do infravermelho médio.
Esses resultados, dizem os pesquisadores, são consistentes com a radiação síncrotron de uma única população de elétrons em resfriamento acelerando através de reconexão magnética, turbulência magnética ou uma combinação de ambos. No entanto, ainda há muita coisa que não sabemos – o que significa que há mais trabalho a ser feito.
“Embora nossas observações sugiram que a emissão no infravermelho médio de Sgr A* realmente resulta da emissão síncrotron de elétrons em resfriamento, há mais para entender sobre a reconexão magnética e a turbulência no disco de acreção de Sgr A*,” Von Fellenberg diz.
“Esta primeira detecção no infravermelho médio e a variabilidade observada com o Submillimeter Array não só preencheram uma lacuna na nossa compreensão do que causou o surto em Sgr A*, mas também abriram uma nova linha de investigação importante.”
A pesquisa foi apresentada no 245ª reunião da Sociedade Astronômica Americana. Também foi aceito em As cartas do jornal astrofísicoe está disponível no servidor de pré-impressão arXiv.
