{"id":6312,"date":"2023-08-29T06:19:31","date_gmt":"2023-08-29T05:19:31","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6312"},"modified":"2023-08-29T06:19:32","modified_gmt":"2023-08-29T05:19:32","slug":"discos-de-acrecao-quao-grandes-sao-realmente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/08\/29\/discos-de-acrecao-quao-grandes-sao-realmente\/","title":{"rendered":"Discos de acre\u00e7\u00e3o: qu\u00e3o grandes s\u00e3o, realmente?"},"content":{"rendered":"
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Os buracos negros supermassivos encontram-se no centro das gal\u00e1xias, devorando o g\u00e1s e a poeira que s\u00e3o puxados para o seu forte campo gravitacional. Est\u00e3o rodeados por um disco de acre\u00e7\u00e3o de material quente e rodopiante.
Cr\u00e9dito: NOIRLab\/AURA\/NSF\/P. Marenfeld<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Recorrendo ao telesc\u00f3pio Gemini North, uma metade do Observat\u00f3rio Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, os astr\u00f3nomos detetaram pela primeira vez evid\u00eancias da presen\u00e7a de um disco de acre\u00e7\u00e3o no n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo da gal\u00e1xia III Zw 002. Utilizando duas linhas de emiss\u00e3o raras e peculiares no infravermelho pr\u00f3ximo, estas observa\u00e7\u00f5es colocam limites firmes na dimens\u00e3o do disco de acre\u00e7\u00e3o da gal\u00e1xia e lan\u00e7am nova luz sobre a sua geometria e comportamento.<\/p>\n\n\n\n

Nada evoca uma perspetiva espiral existencial como olhar para a imagem de uma gal\u00e1xia. \u00c0 primeira vista, estas estruturas sublimes podem parecer bastante serenas. Mas, na verdade, o centro de muitas gal\u00e1xias \u00e9 um ambiente turbulento que cont\u00e9m um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente. A orbitar estes objetos incompreensivelmente densos est\u00e3o discos de acre\u00e7\u00e3o rodopiantes de g\u00e1s e poeira, que alimentam o buraco negro e emitem quantidades imensas de energia ao longo de todo o espetro eletromagn\u00e9tico – desde raios gama e raios X altamente energ\u00e9ticos, passando pela luz vis\u00edvel, at\u00e9 \u00e0s ondas infravermelhas e de r\u00e1dio.<\/p>\n\n\n\n

O estudo dos discos de acre\u00e7\u00e3o pode melhorar a compreens\u00e3o dos astr\u00f3nomos sobre os buracos negros e a evolu\u00e7\u00e3o das gal\u00e1xias que os hospedam. A maior parte dos discos de acre\u00e7\u00e3o, no entanto, s\u00e3o imposs\u00edveis de observar diretamente devido \u00e0s suas dist\u00e2ncias extremas e tamanhos relativamente pequenos. Em vez disso, os astr\u00f3nomos utilizam os espectros da luz emitida no interior do disco para caracterizar o seu tamanho e comportamento. Usando esta abordagem, os astr\u00f3nomos que usam o telesc\u00f3pio Gemini North, uma metade do Observat\u00f3rio Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, fizeram a primeira dete\u00e7\u00e3o de sempre de duas linhas de emiss\u00e3o, no infravermelho pr\u00f3ximo, no disco de acre\u00e7\u00e3o da gal\u00e1xia III Zw 002, colocando um novo limite no tamanho destas magn\u00edficas estruturas.<\/p>\n\n\n\n

Para compreender estas observa\u00e7\u00f5es, comecemos por discutir o que s\u00e3o linhas de emiss\u00e3o e o que nos dizem sobre as regi\u00f5es em torno de buracos negros supermassivos.<\/p>\n\n\n\n

As linhas de emiss\u00e3o resultam quando um \u00e1tomo num estado excitado cai para um n\u00edvel de energia mais baixo, libertando luz no processo. Uma vez que cada \u00e1tomo tem um conjunto \u00fanico de n\u00edveis de energia, a luz emitida tem um comprimento de onda discreto que atua como uma impress\u00e3o digital que identifica a sua origem. As linhas de emiss\u00e3o aparecem normalmente nos espetros como picos finos e n\u00edtidos. Mas no v\u00f3rtice rodopiante de um disco de acre\u00e7\u00e3o, onde o g\u00e1s excitado est\u00e1 sob a influ\u00eancia gravitacional do buraco negro supermassivo e se move a velocidades de milhares de quil\u00f3metros por segundo, as linhas de emiss\u00e3o alargam-se em picos mais rasos. A regi\u00e3o do disco de acre\u00e7\u00e3o onde estas linhas t\u00eam origem \u00e9 designada por regi\u00e3o de linhas largas.<\/p>\n\n\n\n

Como j\u00e1 foi referido, \u00e9 extremamente dif\u00edcil obter imagens diretas dos discos de acre\u00e7\u00e3o, tendo apenas sido obtidas imagens de duas fontes gra\u00e7as \u00e0 capacidade de alta resolu\u00e7\u00e3o angular do EHT (Event Horizon Telescope). Assim, se n\u00e3o houver acesso a uma rede global de radiotelesc\u00f3pios, como \u00e9 que os astr\u00f3nomos sabem quando um buraco negro supermassivo tem um disco \u00e0 sua volta? Acontece que a evid\u00eancia de um disco de acre\u00e7\u00e3o pode ser encontrada num padr\u00e3o espec\u00edfico de linhas de emiss\u00e3o largas chamado perfil de pico duplo.<\/p>\n\n\n\n

Dado que o disco est\u00e1 a girar, o g\u00e1s de um lado est\u00e1 a afastar-se do observador, enquanto o g\u00e1s do outro lado est\u00e1 a mover-se na dire\u00e7\u00e3o do observador. Estes movimentos relativos esticam e comprimem as linhas de emiss\u00e3o para comprimentos de onda mais longos e mais curtos, respetivamente. O resultado \u00e9 uma linha alargada com dois picos distintos, cada um origin\u00e1rio de cada lado do disco em r\u00e1pida rota\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n

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Uma impress\u00e3o art\u00edstica de um buraco negro supermassivo com um disco de acre\u00e7\u00e3o em \u00f3rbita. As anota\u00e7\u00f5es mostram um perfil hipot\u00e9tico de pico duplo com setas indicando onde, na regi\u00e3o de linhas largas, cada pico tem origem.
Cr\u00e9dito: NOIRLab\/NSF\/AURA\/P. Marenfeld<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Estes perfis de pico duplo s\u00e3o um fen\u00f3meno raro, uma vez que a sua ocorr\u00eancia est\u00e1 limitada a fontes que podem ser observadas quase de face. Nas poucas fontes em que foi observado, o pico duplo foi encontrado nas linhas H-alfa e H-beta – duas linhas de emiss\u00e3o de \u00e1tomos de hidrog\u00e9nio que aparecem na gama de comprimentos de onda do vis\u00edvel. Com origem na zona interior da regi\u00e3o de linhas largas perto do buraco negro supermassivo, estas linhas n\u00e3o fornecem qualquer evid\u00eancia sobre a dimens\u00e3o do disco de acre\u00e7\u00e3o na sua totalidade. Mas observa\u00e7\u00f5es recentes no infravermelho pr\u00f3ximo revelaram uma zona da regi\u00e3o exterior de linhas largas que nunca tinha sido vista antes.<\/p>\n\n\n\n

Denimara Dias dos Santos, aluna de doutoramento do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais no Brasil e autora principal do artigo, em colabora\u00e7\u00e3o com Alberto Rodriguez-Ardila, Swayamtrupta Panda e Murilo Marinello, investigadores do Laborat\u00f3rio Nacional de Astrof\u00edsica no Brasil, fez a primeira dete\u00e7\u00e3o inequ\u00edvoca de dois perfis duplos no infravermelho pr\u00f3ximo na regi\u00e3o de linhas largas de III Zw 002. A linha Paschen-alfa (hidrog\u00e9nio) tem origem na zona interior da regi\u00e3o de linhas largas e a linha O I (oxig\u00e9nio neutro) tem origem na periferia da regi\u00e3o de linhas largas, uma regi\u00e3o que nunca tinha sido observada antes. Estes s\u00e3o os primeiros perfis de duplo pico a serem encontrados no infravermelho pr\u00f3ximo e surgiram inesperadamente durante as observa\u00e7\u00f5es com o GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph).<\/p>\n\n\n\n

Observa\u00e7\u00f5es de 2003 de III Zw 002, no vis\u00edvel, revelaram evid\u00eancias de um disco de acre\u00e7\u00e3o e um estudo de 2012 encontrou resultados semelhantes. Em 2021, Rodriguez-Ardila e a sua equipa propuseram-se complementar estas descobertas com observa\u00e7\u00f5es no infravermelho pr\u00f3ximo utilizando o GNIRS, que \u00e9 capaz de observar todo o espetro do infravermelho pr\u00f3ximo (800-2500 nan\u00f3metros) de uma s\u00f3 vez. Outros instrumentos exigem que o utilizador alterne entre v\u00e1rios filtros para cobrir a mesma gama, o que pode ser moroso e pode introduzir incertezas, uma vez que as condi\u00e7\u00f5es atmosf\u00e9ricas e as calibra\u00e7\u00f5es mudam entre as observa\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

Tendo em conta que o GNIRS \u00e9 capaz de fazer observa\u00e7\u00f5es simult\u00e2neas em v\u00e1rias bandas de luz, a equipa conseguiu captar um \u00fanico espetro limpo e consistentemente calibrado, no qual foram revelados v\u00e1rios perfis de pico duplo. “N\u00e3o sab\u00edamos anteriormente que III Zw 002 tinha este perfil de pico duplo, mas quando reduzimos os dados vimos o pico duplo muito claramente,” disse Rodriguez-Ardila. “De facto, reduzimos os dados muitas vezes pensando que podia ser um erro, mas de todas as vezes vimos o mesmo resultado excitante.”<\/p>\n\n\n

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Linhas de emiss\u00e3o de Paschen-alfa e O I com os perfis de pico duplo claramente vis\u00edveis. Note-se a diferen\u00e7a de forma, em que a Paschen-alfa tem um pico central acentuado e O I n\u00e3o. Esta diferen\u00e7a resulta do facto de as linhas terem origem em raios diferentes dentro da regi\u00e3o de linhas largas.
Cr\u00e9dito: Dias Dos Santos et al.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Estas observa\u00e7\u00f5es n\u00e3o s\u00f3 confirmam a presen\u00e7a teorizada de um disco de acre\u00e7\u00e3o, como tamb\u00e9m fazem avan\u00e7ar a compreens\u00e3o dos astr\u00f3nomos sobre a regi\u00e3o de linhas largas.<\/p>\n\n\n\n

“Pela primeira vez, a dete\u00e7\u00e3o de tais perfis de picos duplos coloca restri\u00e7\u00f5es firmes sobre a geometria de uma regi\u00e3o que de outra forma n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel resolver,” disse Rodriguez-Ardila. “E agora temos evid\u00eancias claras do processo de alimenta\u00e7\u00e3o e da estrutura interna de uma gal\u00e1xia ativa.”<\/p>\n\n\n\n

Comparando estas observa\u00e7\u00f5es com os modelos existentes de disco, a equipa conseguiu extrair par\u00e2metros que fornecem uma imagem mais clara do buraco negro supermassivo de III Zw 002 e da regi\u00e3o de linhas largas.<\/p>\n\n\n\n

O modelo indica que a linha Paschen-alfa tem origem num raio de 16,77 dias-luz (a dist\u00e2ncia que a luz percorre num dia terrestre, medida a partir do buraco negro supermassivo), e a linha O I tem origem num raio de 18,86 dias-luz. Tamb\u00e9m prev\u00ea que o raio exterior da regi\u00e3o de linhas largas \u00e9 de 52,43 dias-luz. O modelo tamb\u00e9m indica que a regi\u00e3o de linhas largas de III Zw 002 tem um \u00e2ngulo de inclina\u00e7\u00e3o de 18 graus em rela\u00e7\u00e3o aos observadores na Terra e que o buraco negro supermassivo no seu centro tem 400-900 milh\u00f5es de vezes a massa do nosso Sol.<\/p>\n\n\n\n

“Esta descoberta d\u00e1-nos informa\u00e7\u00f5es valiosas sobre a estrutura e o comportamento da regi\u00e3o de linhas largas nesta gal\u00e1xia em particular, lan\u00e7ando luz sobre os fen\u00f3menos fascinantes que ocorrem em torno de buracos negros supermassivos em gal\u00e1xias ativas,” disse Rodriguez-Ardila.<\/p>\n\n\n\n

Na sequ\u00eancia desta descoberta, Dias dos Santos, Rodriguez-Ardila, Panda e Marinello est\u00e3o agora a monitorizar III Zw 002, uma vez que se espera que o seu disco de acre\u00e7\u00e3o siga um padr\u00e3o de precess\u00e3o em torno do buraco negro supermassivo. Querem ver como os perfis das linhas mudam com o tempo, uma vez que a precess\u00e3o causa diferentes intensidades nos picos azul e vermelho. At\u00e9 agora, o modelo mant\u00e9m-se consistente com as observa\u00e7\u00f5es. Estes resultados tamb\u00e9m abrem a possibilidade de usar a dete\u00e7\u00e3o no infravermelho pr\u00f3ximo para estudar outros NGAs.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NOIRLab Stories (blog)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (The Astrophysical Journal Letters)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

III Zw 2:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

NGAs (N\u00facleos Gal\u00e1cticos Ativos):<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Disco de acre\u00e7\u00e3o:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Espetro eletromagn\u00e9tico:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
Espetro de emiss\u00e3o (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Linha H-alfa<\/strong>:
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Linha H-beta:<\/strong>
S\u00e9rie de Balmer (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Espetro do hidrog\u00e9nio:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
S\u00e9rie de Paschen (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Observat\u00f3rio Internacional Gemini:<\/strong>
P\u00e1gina principal<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Os buracos negros supermassivos encontram-se no centro das gal\u00e1xias, devorando o g\u00e1s e a poeira que s\u00e3o puxados para o seu forte campo gravitacional. Est\u00e3o rodeados por um disco de acre\u00e7\u00e3o de material quente e rodopiante.Cr\u00e9dito: NOIRLab\/AURA\/NSF\/P. Marenfeld Recorrendo ao telesc\u00f3pio Gemini North, uma metade do Observat\u00f3rio Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, os …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":6313,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[151,1],"tags":[192,1144,1598,1473,365],"class_list":["post-6312","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","","category-buracos-negros","category-telescopios-profissionais","tag-buraco-negro","tag-disco-de-acrecao","tag-iii-zw-2","tag-ngas","tag-observatorio-gemini"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6312","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6312"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6312\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6314,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6312\/revisions\/6314"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6313"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6312"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6312"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6312"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}