14/02/2018

Rosquinha de gás circunda buraco negro supermassivo em galáxia distante

Rosquinha gasosa giratória em torno de um buraco negro supermassivo ativo

Observações de alta resolução com a matriz Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) criaram um "tronco" rotativo de gás empoeirado em torno de um buraco negro supermassivo ativo. A existência de tais estruturas giratórias em forma de rosquinha foi sugerida há algumas décadas, mas esta é a primeira vez que uma confirmação tão clara. Este é um passo importante na compreensão da co-evolução de buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras.

Quase todas as galáxias detêm buracos negros monstruosos escondidos em seus centros. Os pesquisadores sabem há muito tempo que quanto mais maciça é a galáxia, mais maciça é o buraco negro central. Isso parece razoável no início, mas as galáxias hospedeiras são 10 bilhões de vezes maiores do que os buracos negros centrais; deve ser difícil para dois objetos de tais escalas muito diferentes se afetarem diretamente. Então, como essa relação pode se desenvolver?

Com o objetivo de resolver este sombrio problema, uma equipe de astrônomos utilizou a alta resolução do ALMA para observar o centro da galáxia espiral M77. A região central da M77 é um "núcleo galáctico ativo", ou AGN, o que significa que a matéria está caindo vigorosamente em direção ao buraco negro supermassivo central e que emite luz intensa. Os AGNs podem afetar fortemente o ambiente circundante, portanto, são objetos importantes para resolver o mistério da co-evolução de galáxias e buracos negros.

A equipe imaginou a área em torno do buraco negro supermassivo em M77 e resolveu uma estrutura gasosa compacta com um raio de 20 anos-luz. E, os astrônomos descobriram que a estrutura compacta gira em torno do buraco negro, conforme esperado.

"Para interpretar várias características observacionais dos AGNs, os astrônomos assumiram as estruturas giratórias de gás empoeirado em torno de buracos negros supermassivos ativos. Isso é chamado de" modelo unificado "da AGN", explicou Masatoshi Imanishi (Observatório Astronômico Nacional do Japão), o Autor principal em um artigo publicado no Astrophysical Journal Letters. "No entanto, a rosquinha de poeira é muito pequena. Com a alta resolução do ALMA, agora podemos ver diretamente a estrutura".

Muitos astrônomos já observaram o centro de M77 antes, mas nunca foi visto tão claramente a rotação da rosca de gás em torno do buraco negro. Além da resolução superior de ALMA, a seleção de linhas de emissão molecular a observar foi fundamental para revelar a estrutura. A equipe observou a emissão específica de microondas de moléculas de cianeto de hidrogênio (HCN) e íons formílicos (HCO +). Essas moléculas emitem microondas apenas em gás denso, enquanto que o monóxido de carbono (CO) mais freqüentemente observado emite microondas sob uma variedade de condições. O "tronco" em torno do AGN é supostamente muito denso, e a estratégia da equipe estava bem na marca.

"As observações anteriores revelaram o alongamento leste-oeste do tronco gasoso empoeirado. A dinâmica revelada a partir dos nossos dados ALMA concorda exatamente com a orientação rotacional esperada do toro", disse Imanishi.

Curiosamente, a distribuição de gás em torno do buraco negro supermassivo é muito mais complicada do que o que sugere um simples modelo unificado. O tronco parece ter uma assimetria e a rotação não é apenas seguir a gravidade do buraco negro, mas também contém um movimento altamente aleatório. Esses fatos poderiam indicar que a AGN teve uma história violenta, possivelmente incluindo uma fusão com uma pequena galáxia. No entanto, a identificação do toro rotativo é um passo importante.

A Via Láctea, onde vivemos, também tem um buraco negro supermassivo no centro. Este buraco negro é, no entanto, em um estado muito silencioso. Apenas uma pequena quantidade de gás se acumula. Portanto, para investigar um AGN em detalhes, os astrônomos precisam observar os centros de galáxias distantes. M77 é um dos AGN mais próximos e um objeto adequado para examinar o centro muito em detalhes.

(Texto traduzido e adaptado)
FONTE: Phys.org

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