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Pensa-se que os buracos negros supermassivos residem no centro de quase todas as galáxias grandes. Estes objetos espaciais devoram gás, poeira e estrelas. Podem até tornar-se mais massivos do que algumas pequenas galáxias.
Sabendo o ritmo a que um buraco negro se alimenta, a sua massa e a quantidade de radiação nas proximidades, os investigadores podem determinar quando alguns buracos negros sofreram os seus maiores surtos de crescimento. Essa informação, por sua vez, pode contar-lhes mais sobre a história do Universo.
À medida que avanços como as novas imagens capturadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA ajudam os cientistas a compreender algumas das forças mais poderosas do Universo, um estudo separado pela Universidade de Dartmouth está a esclarecer o mistério dos buracos negros supermassivos em fase de crescimento rápido, conhecidos como núcleos galácticos ativos ou NGAs.
Crédito: ESA/NASA, projecto AVO e Paolo Padovani
“As assinaturas de luz destes objetos mistificaram os investigadores durante mais de meio século,” diz Tonima Tasnim Ananna, investigadora associada pós-doutorada e autora principal de um novo artigo sobre a família especial de buracos negros.
A luz que vem de perto dos buracos negros supermassivos pode ter cores diferentes. Podem também variar em luminosidade e assinaturas espectrais. Até recentemente, os investigadores acreditavam que as diferenças dependiam do ângulo de visão e do quanto um buraco negro era obscurecido pelo seu “toro”, um anel de gás e poeira em forma de donut que geralmente rodeia núcleos galácticos ativos.
Mas os estudos técnicos por Ananna e outros estão a desafiar este modelo. Ananna e Ryan Hickox, professor de física e astronomia, descobriram que os buracos negros têm um aspeto diferente porque se encontram, na realidade, em fases separadas do ciclo de vida.
O novo estudo de Dartmouth descobriu que a quantidade de poeira e gás em redor de um buraco negro supermassivo está diretamente relacionada com o seu crescimento ativo. Quando um buraco negro está a alimentar-se a um ritmo elevado, a energia sopra poeira e gás para longe. Como resultado, é mais provável que fique desobstruído e pareça mais brilhante.
A investigação fornece algumas das provas mais fortes de que existem diferenças fundamentais entre os buracos negros supermassivos com diferentes assinaturas de luz, e que estas diferenças não podem ser explicadas apenas pelo facto de a observação se efetuar através ou em torno do toro de um NGA.
“Isto apoia a ideia de que as estruturas do toro, em redor dos buracos negros, não são todas iguais”, diz Hickox, coautor do estudo. “Existe uma relação entre a estrutura e a forma como esta está a crescer”.
A descoberta de que o ritmo de alimentação, e não o ângulo de visão, é o que determina as assinaturas de luz dos buracos negros supermassivos provém de uma análise de uma década de NGAs próximos por uma colaboração internacional usando o Swift-BAT, um telescópio de raios-X de alta energia da NASA.
Crédit: Robert Gill
Para o estudo, publicado na revista The Astrophysical Journal, Ananna desenvolveu uma técnica computacional para avaliar o efeito da matéria obscurecida sobre as propriedades observadas dos buracos negros.
O artigo científico diz que mostra definitivamente a necessidade de rever a teoria dominante dos NGAs que caracteriza um NGA obscurecido e desobstruído como semelhante, apesar de parecer diferente devido ao ângulo de visão.
“Ao longo do tempo, fizemos muitas suposições sobre a física destes objetos”, diz Ananna, que foi selecionada em 2020 como uma das 10 principais “Cientistas a Acompanhar” pela Science News. “Agora sabemos que as propriedades dos buracos negros fortemente escondidos são significativamente diferentes das dos NGAs desobstruídos”.
A resposta ao mistério espacial incómodo deverá permitir com que os investigadores criem modelos mais precisos da evolução do Universo e de como os buracos negros se desenvolvem.
“Uma das maiores questões no nosso campo é saber de onde vêm os buracos negros supermassivos”, diz Hickox. “Esta investigação fornece uma peça crítica que nos pode ajudar a responder a essa pergunta e espero que se torne uma referência nesta disciplina de investigação”.
// Universidade de Dartmouth (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)
Saiba mais:
NGAs (Núcleos Galácticos Ativos):
Wikipedia
Buraco negro supermassivo:
Wikipedia
