O telescópio ALMA capturou as primeiras imagens do disco de acreção de um buraco negro - um "donut" de gás aquecido e matéria que gira em torno dele e que gradualmente absorve, de acordo com um artigo publicado no Astrophysical Journal Letters.
“Ao explicar as várias características dos quasares, há muito acreditamos que os buracos negros supermassivos ativos são cercados por uma estrutura semelhante a um donut de gás e poeira. Não a pudemos ver, pois ela é muito pequena. Foi somente graças à ultra-alta resolução do ALMA que pudemos realizar esse sonho e confirmar que tal estrutura existe”, disse Mastoshi Imanishi do Observatório Astronômico Nacional Japonês em Tóquio.
Donuts e bagels espaciais
Buracos negros supermassivos podem ser encontrados no centro de quase todas as galáxias. Ao contrário dos buracos negros, que aparecem quando as estrelas colapsam, sua massa é vários milhões de vezes a do sol. Eles absorvem estrelas, outros corpos celestes e gás periodicamente e ejetam parte da matéria capturada na forma de jatos - feixes de plasma aquecido movendo-se quase na velocidade da luz.
Essas emissões, segundo os astrônomos, são o resultado do fato de que os buracos negros são incapazes de absorver matéria em quantidades ilimitadas. Há um certo limite, que os astrofísicos chamam de limite de Eddington: quando é alcançado, a substância começa a se acumular nas proximidades do buraco negro na forma de um "donut" quente - um disco de acreção, onde as partículas esfregam umas nas outras, aquecem a temperaturas ultra-altas e são ejetadas para o espaço.
Nem todos os buracos negros se comportam dessa maneira, explica Imanishi. Por exemplo, o objeto Sgr A * no centro de nossa galáxia se distingue por uma disposição e apetite modestos, não tem jatos e um disco de acreção. A questão de como o disco de acreção é formado e por que alguns buracos negros perdem abruptamente o apetite ou, inversamente, o adquirem, tornou-se uma das principais questões da astronomia.
Astrofísicos japoneses deram o primeiro passo para resolver este mistério observando a galáxia espiral M77 na constelação de Cetus (uma das vizinhas mais próximas da Via Láctea) com o telescópio de microondas ALMA no planalto Chahnantor no Chile.
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Almoço buraco negro
O disco desta galáxia está virado em nossa direção "de frente", o que permite aos astrônomos acompanhar o que está acontecendo em seu centro, onde se encontra um dos buracos negros supermassivos mais ativos e brilhantes nas imediações da Via Láctea.
Para procurar um "donut" em seu centro, cientistas do Japão pegaram um truque: observaram dois tipos de moléculas que podem estar presentes nas proximidades de um buraco negro, mas se comportam de maneira diferente em condições diferentes. Por exemplo, as moléculas de monóxido de carbono, que o ALMA pode distinguir bem, são encontradas em quase todos os cantos das galáxias e podem emitir microondas em quase todas as condições.
Por outro lado, substâncias como o ácido cianídrico ou alguns aldeídos (os compostos mais simples de oxigênio, hidrogênio e carbono) só se tornam visíveis para as antenas do ALMA quando estão em nuvens de gás particularmente densas. O disco de acreção, explicam os astrônomos, deve ser muito mais denso do que os aglomerados de matéria circundantes e pode ser detectado pela observação do excesso desses dois compostos.
A ideia valeu a pena - os astrofísicos japoneses conseguiram obter as primeiras fotos detalhadas do "donut" do disco de acreção e inesperadamente revelaram algumas de suas propriedades. Por exemplo, descobriu-se que tem uma forma alongada e irregular - isso sugere que sua rotação é controlada por processos aleatórios, e não apenas pela atração do "dono" do centro da galáxia.
Os astrônomos esperam que novas observações do M77 ajudem a entender exatamente como seu "donut" assumiu uma forma tão incomum e por que o buraco negro no centro da Via Láctea não tem um.
