{"id":3997,"date":"2021-03-19T06:12:07","date_gmt":"2021-03-19T06:12:07","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=3997"},"modified":"2021-03-19T06:12:08","modified_gmt":"2021-03-19T06:12:08","slug":"perscrutando-o-nucleo-empoeirado-de-uma-galaxia-para-estudar-um-buraco-negro-supermassivo-ativo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2021\/03\/19\/perscrutando-o-nucleo-empoeirado-de-uma-galaxia-para-estudar-um-buraco-negro-supermassivo-ativo\/","title":{"rendered":"Perscrutando o n\u00facleo empoeirado de uma gal\u00e1xia para estudar um buraco negro supermassivo ativo"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores v\u00e3o em breve mapear e modelar o n\u00facleo da gal\u00e1xia vizinha Centaurus A com o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA.<\/p>\n\n\n\n

Centaurus A \u00e9 uma gal\u00e1xia gigante, mas as suas apari\u00e7\u00f5es em observa\u00e7\u00f5es telesc\u00f3picas podem enganar. Faixas de poeira escura e jovens enxames de estrelas azuis, que cruzam a sua regi\u00e3o central, s\u00e3o aparentes no ultravioleta, no vis\u00edvel e no infravermelho pr\u00f3ximo, pintando uma paisagem bastante moderada. Mas se mudarmos para comprimentos de onda em raios-X e r\u00e1dio desvenda-se uma cena muito mais “barulhenta”: do n\u00facleo da gal\u00e1xia el\u00edptica disforme, jatos espetaculares de material irromperam do seu buraco negro supermassivo – conhecido como n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo – enviando material para o espa\u00e7o muito al\u00e9m dos limites da gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

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Centaurus A ostenta um disco central deformado de g\u00e1s e poeira, que \u00e9 evid\u00eancia de uma colis\u00e3o e fus\u00e3o com outra gal\u00e1xia. Tamb\u00e9m tem um n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo que emite fatos periodicamente. \u00c9 a quinta gal\u00e1xia mais brilhante do c\u00e9u e fica a apenas 13 milh\u00f5es de anos-luz da Terra, tornando-se um alvo ideal para estudar um n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo – um buraco negro supermassivo que emite jatos e ventos – com o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA.
Cr\u00e9dito: raios-X – NASA\/CXC\/SAO; \u00f3tico – Rolf Olsen; infravermelho – NASA\/JPL-Caltech; r\u00e1dio – NRAO\/AUI\/NSF\/Univ.de Hertfordshire\/M. Hardcastle<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O que, precisamente, est\u00e1 a acontecer no seu n\u00facleo para provocar toda esta atividade? As pr\u00f3ximas observa\u00e7\u00f5es lideradas por Nora L\u00fctzgendorf e Macarena Garc\u00eda Mar\u00edn da ESA usando o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA permitir\u00e3o aos cientistas examinar atrav\u00e9s do seu n\u00facleo empoeirado em alta resolu\u00e7\u00e3o para, pela primeira vez, come\u00e7ar a responder a estas perguntas.<\/p>\n\n\n\n

“H\u00e1 tanta coisa a acontecer em Centaurus A,” explica L\u00fctzgendorf. “O g\u00e1s, o disco e as estrelas da gal\u00e1xia movem-se sob a influ\u00eancia do seu buraco negro supermassivo central. Dado que a gal\u00e1xia est\u00e1 t\u00e3o perto de n\u00f3s, seremos capazes de usar o Webb para criar mapas bidimensionais para ver como o g\u00e1s e as estrelas se movem na sua regi\u00e3o central, como s\u00e3o influenciados pelos jatos do seu n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo e, em \u00faltima an\u00e1lise, caracterizar melhor a massa do seu buraco negro.”<\/p>\n\n\n\n

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O n\u00facleo empoeirado de Centaurus A \u00e9 aparente na luz vis\u00edvel, mas os seus jatos s\u00e3o melhor visualizados em raios-X e no r\u00e1dio. Com as futuras observa\u00e7\u00f5es pelo Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA no infravermelho, os investigadores esperam localizar melhor a massa do buraco negro supermassivo central da gal\u00e1xia, bem como evid\u00eancias que mostram onde os jatos foram expelidos.
Cr\u00e9dito: raios-X – NASA\/CXC\/SAO; \u00f3tico – Rolf Olsen; infravermelho – NASA\/JPL-Caltech; r\u00e1dio – NRAO\/AUI\/NSF\/Univ.de Hertfordshire\/M. Hardcastle<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Uma r\u00e1pida retrospetiva<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Cliquemos no bot\u00e3o “retroceder” para rever um pouco do que j\u00e1 se sabe sobre Centaurus A. \u00c9 bem estudada porque est\u00e1 relativamente pr\u00f3xima – a cerca de 13 milh\u00f5es de anos-luz – o que significa que podemos resolver claramente a gal\u00e1xia inteira. O primeiro registo foi feito em meados do s\u00e9culo XIX, mas os astr\u00f3nomos perderam o interesse at\u00e9 \u00e0 d\u00e9cada de 1950 porque a gal\u00e1xia parecia ser uma gal\u00e1xia el\u00edptica quieta, embora deformada. Assim que os investigadores come\u00e7aram a observ\u00e1-la com radiotelesc\u00f3pios nas d\u00e9cadas de 1940 e 50, Centaurus A tornou-se radicalmente mais interessante – os seus jatos tornaram-se vis\u00edveis. Em 1954, os cientistas descobriram que Centaurus A \u00e9 o resultado de duas gal\u00e1xias que se fundiram, o que mais tarde foi estimado ter ocorrido h\u00e1 100 milh\u00f5es de anos.<\/p>\n\n\n\n

Com mais observa\u00e7\u00f5es no in\u00edcio dos anos 2000, os investigadores estimaram que h\u00e1 cerca de 10 milh\u00f5es de anos, o seu n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo disparou jatos g\u00e9meos em dire\u00e7\u00f5es opostas. Quando examinada em todo o espectro eletromagn\u00e9tico, desde raios-X ao r\u00e1dio, fica claro que h\u00e1 muito mais nesta hist\u00f3ria que ainda precisamos de aprender.<\/p>\n\n\n\n

“Os estudos em v\u00e1rios comprimentos de onda de qualquer gal\u00e1xia s\u00e3o como camadas de uma cebola. Cada comprimento de onda mostra algo diferente,” disse Marin. “Com os instrumentos de infravermelho pr\u00f3ximo e m\u00e9dio do Webb, veremos g\u00e1s e poeira muito mais frios do que em observa\u00e7\u00f5es anteriores e aprenderemos muito mais sobre o ambiente no centro da gal\u00e1xia.”<\/p>\n\n\n\n

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Os buracos negros supermassivos, que ficam no centro das gal\u00e1xias, s\u00e3o vorazes. Periodicamente, “sorvem” ou “engolem” os discos girat\u00f3rios de g\u00e1s e poeira que os orbitam, o que pode resultar em fluxos massivos que afetam a forma\u00e7\u00e3o de estrelas localmente e mais longe. Quando o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA come\u00e7ar a observar os n\u00facleos das gal\u00e1xias, os seus instrumentos infravermelhos v\u00e3o perfurar atrav\u00e9s da poeira para fornecer imagens e dados incr\u00edveis de alta resolu\u00e7\u00e3o que permitem aos investigadores aprender precisamente como um processo desencadeia outro e como criam um enorme ciclo de feedback.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Visualizando os dados do Webb<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A equipa liderada por L\u00fctzgendorf e Mar\u00edn vai observar Centaurus A n\u00e3o apenas obtendo imagens com o Webb, mas reunindo dados conhecidos como espectros, que espalham a luz nos seus comprimentos de onda componentes, como um arco-\u00edris. Os espectros do Webb v\u00e3o revelar informa\u00e7\u00f5es de alta resolu\u00e7\u00e3o sobre as temperaturas, velocidades e composi\u00e7\u00f5es do material no centro da gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

Em particular, o NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) e o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb v\u00e3o fornecer \u00e0 equipa de investiga\u00e7\u00e3o uma combina\u00e7\u00e3o de dados: uma imagem mais um espectro de cada pixel dessa imagem. Isto permitir\u00e1 que os investigadores construam intricados mapas 2D dos espectros que os ajudar\u00e3o a identificar o que est\u00e1 a acontecer por tr\u00e1s do v\u00e9u de poeira no centro – e analis\u00e1-lo em profundidade de muitos \u00e2ngulos.<\/p>\n\n\n\n

Compare este estilo de modelagem com a an\u00e1lise de um jardim. Da mesma forma que os bot\u00e2nicos classificam as plantas com base em conjuntos espec\u00edficos de caracter\u00edsticas, estes cientistas v\u00e3o classificar os espectros do MIRI do Webb para construir “jardins” ou modelos. “Se tirarmos uma foto de um jardim a uma grande dist\u00e2ncia,” explicou Mar\u00edn, “veremos algo verde, mas com o Webb, vamos poder ver folhas e flores individuais, os seus caules e talvez o solo por baixo.”<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 medida que a equipa de pesquisa analisa os espectros, v\u00e3o construir mapas de partes individuais do jardim, comparando um espectro com outro espectro pr\u00f3ximo. Isto \u00e9 an\u00e1logo a determinar que partes cont\u00eam que esp\u00e9cies de plantas com base nas compara\u00e7\u00f5es de “caules,” “folhas,” e “flores” \u00e0 medida que avan\u00e7am.<\/p>\n\n\n\n

“Quando se trata da an\u00e1lise espectral, fazemos muitas compara\u00e7\u00f5es,” continuou Mar\u00edn. “Se eu comparar dois espectros nesta regi\u00e3o, talvez descubra que o que foi observado cont\u00e9m uma popula\u00e7\u00e3o proeminente de estrelas jovens. Ou talvez confirme quais as \u00e1reas que s\u00e3o poeirentas e aquecidas. Ou talvez identifiquemos emiss\u00e3o oriunda do n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo.”<\/p>\n\n\n\n

Por outras palavras, o “ecossistema” de espectros tem v\u00e1rios n\u00edveis, que permitir\u00e3o \u00e0 equipa definir com melhor precis\u00e3o o que est\u00e1 presente e onde est\u00e1 presente – o que \u00e9 poss\u00edvel gra\u00e7as aos instrumentos infravermelhos especializados do Webb. E, dado que estes estudos ter\u00e3o como base os muitos que os antecederam, os astr\u00f3nomos ser\u00e3o capazes de confirmar, refinar ou abrir novos caminhos identificando novas caracter\u00edsticas.<\/p>\n\n\n\n

“Pesando” o buraco negro de Centaurus A<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A combina\u00e7\u00e3o de imagens e espectros fornecidos pelo NIRSpec e pelo MIRI permitir\u00e1 que a equipa crie mapas de alt\u00edssima resolu\u00e7\u00e3o das velocidades do g\u00e1s e das estrelas no centro de Centaurus A. “N\u00f3s planeamos usar estes mapas para modelar como todo o disco no centro da gal\u00e1xia se move para determinar com mais precis\u00e3o a massa do buraco negro,” explica L\u00fctzgendorf.<\/p>\n\n\n\n

Dado que os investigadores entendem como a gravidade de um buraco negro governa a rota\u00e7\u00e3o do g\u00e1s pr\u00f3ximo, podem usar os dados do Webb para “pesar” o buraco negro em Centaurus A. Com um conjunto mais completo de dados infravermelhos, tamb\u00e9m determinar\u00e3o se partes diferentes do g\u00e1s est\u00e3o a comportar-se conforme o previsto. “Estou ansiosa por preencher totalmente os nossos dados,” disse L\u00fctzgendorf. “Espero ver como o g\u00e1s ionizado se comporta e gira, e onde podemos ver os jatos.”<\/p>\n\n\n\n

Os investigadores tamb\u00e9m esperam abrir novos caminhos. “\u00c9 poss\u00edvel que encontremos coisas que ainda n\u00e3o consider\u00e1mos,” explica L\u00fctzgendorf. “Em alguns aspetos, estaremos a cobrir um territ\u00f3rio completamente novo com o Webb.” Mar\u00edn concorda totalmente e acrescenta que \u00e9 de valor incalcul\u00e1vel aproveitar a grande quantidade de dados. “Os aspetos mais interessantes destas observa\u00e7\u00f5es \u00e9 o potencial para novas descobertas,” disse. “Acho que podemos encontrar algo que nos fa\u00e7a olhar para tr\u00e1s para outros dados e reinterpretar o que foi visto antes.”<\/p>\n\n\n\n

Estes estudos de Centaurus A ser\u00e3o realizados como parte dos programas conjuntos de Tempo de Observa\u00e7\u00e3o Garantido de Gillian Wright e Pierre Ferruit. Todos os dados do Webb ser\u00e3o armazenados no MAST (Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes) no STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA.<\/p>\n\n\n\n

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