NASA revelou a visão mais nítida já vista da borda de um buraco negro e pode resolver um mistério galáctico de décadas.
Localizada a 13 milhões de anos-luz da Terra, a Galáxia Circinus é o lar de um buraco negro supermassivo que emite constantemente radiação para o espaço.
As nuvens de gás quente que rodeiam este buraco negro são tão brilhantes que anteriormente era praticamente impossível ver quaisquer detalhes reais.
Agora, a NASA usou o James Webb Telescópio Espacial (JWST) para revelar as forças estranhas e poderosas na borda deste buraco negro.
Buracos negros supermassivos como o de Circinus permanecem ativos consumindo constantemente matéria da galáxia circundante.
Os cientistas observaram que este processo cria uma enorme quantidade de energia infravermelha, mas a maioria dos telescópios não era sensível o suficiente para ver de onde ela vinha.
Anteriormente, os cientistas pensavam que a maior parte desta radiação vinha do “fluxo” do buraco negro – uma corrente de matéria sobreaquecida emitida pelo núcleo.
Agora, essas novas observações do JWST mudaram essa expectativa de cabeça para baixo.
A NASA revelou o olhar mais próximo de sempre da borda de um buraco negro a 13 milhões de anos-luz da Terra, e pode ajudar a resolver um mistério galáctico de décadas. Na foto: A nova imagem do Telescópio Espacial James Webb sobreposta à imagem do Hubble
Um buraco negro é o coração ultradenso de uma estrela morta, onde a gravidade é tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar.
Buracos negros supermassivos, como o da Galáxia Circinus, tornam-se “ativos” ao consumir grandes quantidades de matéria da galáxia circundante.
À medida que esta matéria cai para dentro, forma um anel denso em forma de donut chamado toro que orbita o buraco negro.
Um buraco negro supermassivo reúne material das paredes internas do toro para formar um disco de acreção, um redemoinho de matéria que circunda o buraco negro como água escorrendo por um ralo.
Este disco de acreção começa a ficar mais quente por fricção até começar a brilhar o suficiente para aparecer em nossos telescópios.
Ao mesmo tempo, essa energia intensa expulsa uma grande parte da matéria que cai dos pólos do buraco negro. na forma de uma saída ou jato de buraco negro.
Embora os modelos dos astrónomos façam previsões sobre como estas diferentes partes deverão interagir, é extremamente difícil ver este processo em acção.
A luz do disco de acreção bloqueia quaisquer detalhes, enquanto o toro incrivelmente denso esconde da vista a região interna da matéria em queda.
A galáxia Circinus é o lar de um buraco negro supermassivo ativo que emite constantemente radiação infravermelha para o espaço. No entanto, os cientistas têm lutado para determinar exatamente de onde vem essa radiação ao redor do buraco negro.
Os cientistas tentariam ajustar os diferentes comprimentos de onda da luz que observaram às emissões de diferentes regiões do buraco negro, mas nem tudo poderia ser ajustado perfeitamente.
Mais notavelmente, alguns telescópios conseguiram detectar um excesso de luz infravermelha vindo de algum lugar do buraco negro, mas não tinham resolução para descobrir de onde ela vinha.
O autor principal, Enrique Lopez-Rodriguez, da Universidade da Carolina do Sul, afirma: “Desde os anos 90, não tem sido possível explicar o excesso de emissões infravermelhas provenientes da poeira quente nos núcleos de galáxias ativas, o que significa que os modelos apenas têm em conta o toro ou os fluxos de saída, mas não podem explicar esse excesso”.
Os modelos assumiram que a maior parte da massa e, portanto, a maior parte das emissões, estaria no escoamento.
Mas para testar isto, os astrónomos precisavam de uma forma de filtrar a luz estelar interferente e de distinguir as emissões infravermelhas do toro daquelas dos fluxos de saída.
Felizmente, o JWST ofereceu uma solução inovadora para ambos os problemas.
Os cientistas usaram uma ferramenta chamada Interferômetro de Mascaramento de Abertura, que essencialmente converte o JWST em vários telescópios menores que trabalham juntos.
Na Terra, os interferômetros são geralmente muitos radiotelescópios ou telescópios ópticos diferentes que trabalham juntos como se fossem um único e enorme observatório.
Usando uma nova técnica, os cientistas foram capazes de determinar que a maior parte da radiação vem de uma rosquinha de matéria em turbilhão conhecida como touro, e não do jato de matéria ejetada como estudos anteriores acreditavam.
O JWST pode replicar esse mesmo truque usando uma tampa especial com sete furos hexagonais.
Dr Lopez-Rodriguez disse ao Daily Mail: ‘A interferometria é a técnica que nos fornece a maior resolução angular possível.
‘Usar interferometria de mascaramento de abertura com o JWST é como observar com um telescópio espacial de 13 metros em vez de um de 6,5 metros.’
Reunindo dados com essa técnica, os cientistas conseguiram criar uma imagem da região central.
Esta é a primeira observação extragaláctica a partir de um interferómetro infravermelho no espaço e oferece uma visão sem precedentes do núcleo de uma galáxia activa.
Contrariamente às estimativas anteriores, cerca de 87 por cento das emissões infravermelhas da poeira quente em Circinus provêm das áreas mais próximas do buraco negro, enquanto a saída contribui com menos de 1 por cento.
Isto é uma inversão total do que tinha sido previsto pelos melhores modelos dos astrónomos para buracos negros supermassivos.
No entanto, embora o mistério do buraco negro de Circinus tenha sido resolvido, existem milhares de milhões de buracos negros supermassivos no Universo.
Essas imagens foram possíveis graças a uma técnica que converte o espelho do Telescópio Espacial James Webb (impressão artística) em várias lentes menores que trabalham juntas para fornecer resolução extrema em uma área muito pequena.
O disco de acreção de Circinus era apenas moderadamente brilhante, por isso faz sentido que o toro dominasse as suas emissões.
Mas para buracos negros mais brilhantes, o oposto ainda pode acontecer, e serão necessários muito mais estudos de caso.
Com esta investigação, os astrónomos encontraram uma técnica para investigar quaisquer buracos negros que escolhessem, desde que sejam suficientemente brilhantes para que o Interferómetro de Mascaramento de Abertura seja útil.
O Dr. Lopez-Rodriguez diz: “Precisamos de uma amostra estatística de buracos negros, talvez uma dúzia ou duas dúzias, para compreender como a massa nos seus discos de acreção e os seus fluxos se relacionam com a sua potência”.