{"id":6495,"date":"2023-11-07T07:17:55","date_gmt":"2023-11-07T06:17:55","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6495"},"modified":"2023-11-07T07:17:56","modified_gmt":"2023-11-07T06:17:56","slug":"observacoes-do-alma-revelam-processo-de-reciclagem-de-gas-perto-de-um-buraco-negro-supermassivo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/11\/07\/observacoes-do-alma-revelam-processo-de-reciclagem-de-gas-perto-de-um-buraco-negro-supermassivo\/","title":{"rendered":"Observa\u00e7\u00f5es do ALMA revelam processo de reciclagem de g\u00e1s perto de um buraco negro supermassivo"},"content":{"rendered":"
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Uma ilustra\u00e7\u00e3o representando a distribui\u00e7\u00e3o do meio interestelar no n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo com base nos resultados desta observa\u00e7\u00e3o. O g\u00e1s molecular de alta densidade flui da gal\u00e1xia em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro ao longo do plano do disco. O material acumulado em torno do buraco negro gera uma enorme quantidade de energia, fazendo com que o g\u00e1s molecular seja destru\u00eddo e transformado em fases at\u00f3micas e de plasma. A maior parte destes gases multif\u00e1sicos \u00e9 expelida atrav\u00e9s de fluxos a partir do n\u00facleo (incluindo fluxos de plasma que ocorrem principalmente na dire\u00e7\u00e3o acima do disco e fluxos at\u00f3micos ou moleculares que ocorrem principalmente na diagonal). Ainda assim, a maioria destes fluxos cair\u00e1 de volta para o disco, atuando como uma fonte de g\u00e1s.
Cr\u00e9dito: ALMA (ESO\/NAOJ\/NRAO), T. Izumi et al.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Num novo avan\u00e7o cient\u00edfico, uma equipa internacional de cientistas mergulhou no cora\u00e7\u00e3o do n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo da Gal\u00e1xia do Compasso utilizando o ALMA (Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array). Alcan\u00e7ando uma resolu\u00e7\u00e3o sem precedentes de cerca de um ano-luz, a investiga\u00e7\u00e3o, liderada pelo Professor Assistente Takuma Izumi do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), iluminou a intrincada dan\u00e7a dos fluxos de g\u00e1s em torno do buraco negro supermassivo da gal\u00e1xia, abrangendo fases plasm\u00e1ticas, at\u00f3micas e moleculares. Em particular, a equipa elucidou o fluxo de acre\u00e7\u00e3o – impulsionado por um mecanismo denominado “instabilidade gravitacional” – que alimenta o buraco negro. Curiosamente, nem todo este g\u00e1s contribui para o crescimento do buraco negro. Uma fra\u00e7\u00e3o significativa \u00e9 ejetada como fluxos at\u00f3micos ou moleculares, apenas para regressar e ser novamente atra\u00edda para o buraco negro, num padr\u00e3o c\u00edclico que faz lembrar uma fonte. Esta descoberta profunda abre caminho a uma compreens\u00e3o mais hol\u00edstica da din\u00e2mica de crescimento dos buracos negros supermassivos.<\/p>\n\n\n\n

Nos centros de muitas gal\u00e1xias massivas, existem “buracos negros supermassivos” com massas superiores a um milh\u00e3o de vezes a do Sol. Como \u00e9 que estes buracos negros supermassivos se formam? Um dos mecanismos cruciais de crescimento proposto por investiga\u00e7\u00f5es anteriores \u00e9 a “acre\u00e7\u00e3o de g\u00e1s” no buraco negro. Isto refere-se \u00e0 forma como o g\u00e1s na gal\u00e1xia hospedeira cai de alguma forma em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro central.<\/p>\n\n\n\n

O g\u00e1s que se junta muito perto dos buracos negros supermassivos \u00e9 acelerado a altas velocidades devido \u00e0 gravidade do buraco negro. Gra\u00e7as \u00e0 intensa fric\u00e7\u00e3o entre as part\u00edculas de g\u00e1s, este g\u00e1s aquece at\u00e9 v\u00e1rios milh\u00f5es de graus e emite luz brilhante. Este fen\u00f3meno \u00e9 conhecido como um NGA (n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo) e o seu brilho pode por vezes ultrapassar a luz combinada de todas as estrelas da gal\u00e1xia. Curiosamente, pensa-se que uma por\u00e7\u00e3o do g\u00e1s que cai em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro (fluxo de acre\u00e7\u00e3o) \u00e9 soprado para longe pela imensa energia deste n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo, dando origem a fluxos exteriores.<\/p>\n\n\n\n

Tanto os estudos te\u00f3ricos como os observacionais forneceram informa\u00e7\u00f5es pormenorizadas sobre os mecanismos de acre\u00e7\u00e3o de g\u00e1s, desde a escala de 100.000 anos-luz das gal\u00e1xias at\u00e9 uma escala de algumas centenas de anos-luz no centro. No entanto, a acre\u00e7\u00e3o de g\u00e1s numa regi\u00e3o muito mais pequena, especialmente a algumas dezenas de anos-luz do centro gal\u00e1ctico, tem permanecido pouco clara devido \u00e0 sua escala espacial m\u00ednima. Por exemplo, para compreender quantitativamente o crescimento dos buracos negros, \u00e9 necess\u00e1rio medir a taxa do fluxo de acre\u00e7\u00e3o (quanto g\u00e1s est\u00e1 a entrar) e determinar as quantidades e tipos de gases (plasma, g\u00e1s at\u00f3mico, g\u00e1s molecular) que s\u00e3o expelidos como fluxos exteriores a essa pequena escala. Infelizmente, os conhecimentos observacionais a este respeito n\u00e3o progrediram significativamente at\u00e9 agora.<\/p>\n\n\n\n

Uma equipa internacional de investiga\u00e7\u00e3o liderada por Takuma Izumi, professor assistente no NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) e afiliado \u00e0 Universidade Metropolitana de T\u00f3quio na altura deste estudo, conseguiu um \u00eaxito in\u00e9dito a n\u00edvel mundial ao medir quantitativamente os fluxos de g\u00e1s e as suas estruturas em todas as fases (plasma, at\u00f3mica e molecular) a uma escala espacial min\u00fascula de apenas alguns anos-luz em torno de um buraco negro supermassivo, utilizando o ALMA (Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array). As observa\u00e7\u00f5es de gases multif\u00e1sicos podem fornecer uma compreens\u00e3o mais abrangente da distribui\u00e7\u00e3o e din\u00e2mica da mat\u00e9ria em torno de um buraco negro. O objeto observado foi a Gal\u00e1xia do Compasso, um NGA representativo do Universo pr\u00f3ximo. A resolu\u00e7\u00e3o alcan\u00e7ada foi de aproximadamente um ano-luz. Este resultado marca a mais alta resolu\u00e7\u00e3o conseguida para observa\u00e7\u00f5es de gases multif\u00e1sicos num n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo.<\/p>\n\n\n

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As distribui\u00e7\u00f5es do mon\u00f3xido de carbono (CO, refletindo a presen\u00e7a de g\u00e1s molecular de m\u00e9dia densidade), do carbono at\u00f3mico (C, refletindo a presen\u00e7a de g\u00e1s at\u00f3mico), do cianeto de hidrog\u00e9nio (HCN, refletindo a presen\u00e7a de g\u00e1s molecular de alta densidade) e da linha de recombina\u00e7\u00e3o do hidrog\u00e9nio (H36\u03b1; refletindo a presen\u00e7a de g\u00e1s ionizado) s\u00e3o mostradas a vermelho, azul, verde e rosa, respetivamente. Existe um n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo no centro. Esta gal\u00e1xia \u00e9 conhecida por ter uma estrutura inclinada das regi\u00f5es exteriores para as interiores, com a regi\u00e3o central a assemelhar-se a um disco quase de lado. O tamanho do disco central de g\u00e1s denso (verde) \u00e9 de aproximadamente seis anos-luz: isto foi observado gra\u00e7as \u00e0 alta resolu\u00e7\u00e3o do ALMA (ver amplia\u00e7\u00e3o). O fluxo de plasma viaja quase perpendicularmente ao disco denso central.
Cr\u00e9dito: ALMA (ESO\/NAOJ\/NRAO), T. Izumi et al.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Neste estudo, a equipa de investiga\u00e7\u00e3o conseguiu inicialmente captar, pela primeira vez, o fluxo de acre\u00e7\u00e3o que se dirige para o buraco negro supermassivo no interior do denso disco de g\u00e1s que se estende ao longo de v\u00e1rios anos-luz do centro gal\u00e1ctico. A identifica\u00e7\u00e3o deste fluxo de acre\u00e7\u00e3o foi, durante muito tempo, uma tarefa dif\u00edcil devido \u00e0 pequena escala da regi\u00e3o e aos movimentos complexos do g\u00e1s perto do centro gal\u00e1ctico. No entanto, neste caso, a equipa de investiga\u00e7\u00e3o identificou o local onde o g\u00e1s molecular em primeiro plano estava a absorver a luz do n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo, que brilhava em segundo plano. Esta identifica\u00e7\u00e3o foi poss\u00edvel atrav\u00e9s de observa\u00e7\u00f5es de alta resolu\u00e7\u00e3o com o ALMA. Uma an\u00e1lise detalhada revelou que este material absorvente est\u00e1 a mover-se na dire\u00e7\u00e3o oposta \u00e0 nossa. Uma vez que o material absorvente existe sempre entre o n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo e n\u00f3s, a equipa conseguiu captar o fluxo de acre\u00e7\u00e3o na dire\u00e7\u00e3o do NGA.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, a equipa de investiga\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m elucidou o mecanismo f\u00edsico respons\u00e1vel por induzir esta acre\u00e7\u00e3o de g\u00e1s. O disco de g\u00e1s observado exibia uma for\u00e7a gravitacional t\u00e3o substancial que n\u00e3o podia ser sustentada pela press\u00e3o calculada a partir do movimento do disco de g\u00e1s. Quando esta situa\u00e7\u00e3o se verifica, o disco de g\u00e1s colapsa sob o seu peso, formando estruturas complexas e tornando-se incapaz de manter um movimento est\u00e1vel no centro gal\u00e1ctico. Como resultado, o g\u00e1s cai rapidamente em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro central. O ALMA revelou este fen\u00f3meno f\u00edsico conhecido como “instabilidade gravitacional” no cora\u00e7\u00e3o da gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

Em adi\u00e7\u00e3o, este estudo fez avan\u00e7ar significativamente a compreens\u00e3o quantitativa dos fluxos de g\u00e1s em torno do n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo. A taxa de acre\u00e7\u00e3o a que o g\u00e1s \u00e9 fornecido ao buraco negro pode ser calculada a partir da densidade do g\u00e1s observado e da velocidade do fluxo de acre\u00e7\u00e3o. Surpreendentemente, verificou-se que esta taxa \u00e9 30 vezes superior ao que \u00e9 necess\u00e1rio para manter a atividade deste NGA. Por outras palavras, a maior parte do fluxo de acre\u00e7\u00e3o \u00e0 escala de 1 ano-luz em torno do centro gal\u00e1ctico n\u00e3o estava a contribuir para o crescimento do buraco negro. Ent\u00e3o, para onde foi este g\u00e1s excedent\u00e1rio? O estudo tamb\u00e9m desvenda esse mist\u00e9rio – com observa\u00e7\u00f5es de alta sensibilidade de todos os gases de fase com fluxos exteriores detetados pelo ALMA a partir do n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo. A an\u00e1lise quantitativa revelou que a maior parte do g\u00e1s que flu\u00eda em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro era expelido como fluxos at\u00f3micos ou moleculares. No entanto, devido \u00e0s suas velocidades lentas, n\u00e3o conseguiram escapar ao potencial gravitacional do buraco negro e acabaram por regressar ao disco de g\u00e1s. A\u00ed, eram reciclados de novo num fluxo de acre\u00e7\u00e3o em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro, semelhante a uma fonte, completando assim um fascinante processo de reciclagem de g\u00e1s no centro gal\u00e1ctico.<\/p>\n\n\n\n

Relativamente aos feitos deste estudo, Takuma Izumi afirma: “Detetar fluxos de acre\u00e7\u00e3o e fluxos exteriores numa regi\u00e3o a apenas alguns anos-luz em torno de um buraco negro supermassivo em crescimento ativo, particularmente num g\u00e1s multif\u00e1sico, e at\u00e9 decifrar o pr\u00f3prio mecanismo de acre\u00e7\u00e3o, s\u00e3o de facto conquistas monumentais na hist\u00f3ria da investiga\u00e7\u00e3o dos buracos negros supermassivos”. O investigador sublinha a import\u00e2ncia deste feito. Olhando para o futuro, continua: “Para compreender de forma abrangente o crescimento dos buracos negros supermassivos na hist\u00f3ria c\u00f3smica, precisamos de investigar v\u00e1rios tipos de buracos negros supermassivos localizados mais longe. Isto requer observa\u00e7\u00f5es de alta resolu\u00e7\u00e3o e alta sensibilidade, e temos grandes expectativas para a utiliza\u00e7\u00e3o futura do ALMA e para os pr\u00f3ximos grandes interfer\u00f3metros r\u00e1dio de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o”.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Observat\u00f3rio ALMA (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ NAOJ (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade de Tohoku (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (Science)<\/a><\/p>\n\n\n\n

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

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
EurekAlert!<\/a>
ScienceDaily<\/a>
COSMOS<\/a>
PHYSORG<\/a><\/p>\n\n\n\n

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

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

Gal\u00e1xia do Compasso:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

ALMA:<\/strong>
P\u00e1gina principal<\/a>
ALMA (NRAO)<\/a>
ALMA (ESO)<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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