Os buracos negros são gulosos gigantes que se escondem no centro das galáxias. Nada pode escapar deles, nem mesmo a luz.
Então, quando qualquer coisa feita de matéria simples chega muito perto, seja um planeta, uma estrela ou uma nuvem de gás, está condenado.
Mas o buraco negro não o come de uma vez. Ele brinca com a comida como uma criança exigente. Às vezes, ele emite luz.
Quando o buraco negro não está apenas no centro de uma galáxia, mas no centro de um aglomerado de galáxias, esses arrotos e jatos cuspem cavidades maciças no gás quente no centro do aglomerado, as chamadas bolhas de rádio.
A astronomia e a astrofísica têm tudo a ver com a luz. Quase tudo o que sabemos sobre objetos distantes no Espaço, incluindo buracos negros, vem da observação da luz. (As ondas gravitacionais são a exceção.)
A luz que os astrónomos veem quando observam um buraco negro vem do ambiente nas proximidades do buraco negro, não do próprio buraco negro. A forte gravidade do gigante significa que qualquer coisa que se aproxime demais é como uma marioneta numa corda, e o buraco negro é o mestre das marionetas.
Num novo estudo, uma equipa de investigadores recorreu ao Green Bank Telescope (GBT) da National Science Foundation para examinar um buraco negro supermassivo (SMBH) que expelia misteriosas bolhas de rádio.
Os buracos negros supermassivos residem no centro de grandes galáxias como a Via Láctea. Eles são encontrados em todas as grandes galáxias, incluindo as galáxias no centro dos aglomerados de galáxias. O coração de um aglomerado de galáxias é um ambiente extremo. O plasma lá é escaldante, chega até aos 50 milhões de graus.
Este plasma irradia raios-x e, com o tempo, dissipa o calor. O plasma arrefece, permitindo a formação de estrelas. É como a situação do Universo após o Big Bang. Somente depois de as coisas arrefecerem é que as estrelas puderam se formar.
Às vezes, um buraco negro reaquece o gás circundante, impedindo a formação de estrelas. Isso é o feedback do buraco negro e acontece quando os buracos negros emitem jatos de material aquecido dos seus centros. Os jatos são extremamente poderosos, afastando o gás quente emissor de raios-x no centro do aglomerado de galáxias, criando vastas bolhas de rádio.
Embora essa descrição faça o processo parecer simples, não é. É preciso uma energia enorme para mover tanto gás, e os astrofísicos querem saber de onde vem toda essa energia. Neste estudo, os cientistas sondaram as bolhas de rádio em busca de pistas sobre a fonte de energia.
O Green Bank Telescope é um radiotelescópio totalmente orientável — o maior do mundo. A sua área de recolha é de 100 metros de diâmetro.
A equipa apontou o instrumento para o aglomerado de galáxias MS0735. Está a cerca de 2,6 mil milhões de anos-luz de distância e é conhecido por ter um enorme buraco negro no seu centro. Os jatos vindos do buraco negro no centro são uma das mais poderosas erupções de núcleo galáctico ativo já registadas. A erupção ocorre há mais de 100 milhões de anos e libertou tanta energia quanto centenas de milhões de rajadas de raios gama.
“Estamos a ver uma das explosões mais energéticas já vistas de um buraco negro supermassivo”, disse o principal autor Orlowski-Scherer.
Os jatos são os prováveis culpados por trás das bolhas de rádio, mas exatamente como eles funcionam é desconhecido. De alguma forma, eles fornecem o calor que impede a formação de estrelas.
“Os jatos são os principais impulsionadores do reaquecimento do ICM (Intra-Cluster Medium), embora o mecanismo exato ainda não esteja claro”, explicam os autores. “Sabe-se que os jatos, traçados pela sua emissão síncrotron, muitas vezes terminam em lóbulos de rádio que coincidem com depressões (cavidades) na emissão de raios-X”.
A equipa aproveitou um fenómeno chamado efeito Sunyaev-Zeldovich (SZ). O efeito SZ é uma distorção subtil do Cosmic Microwave Background (CMB), às vezes chamado de eco do Big Bang.
É a radiação relíquia do momento em que o Universo começou, há mais de 13 bilhões de anos. O efeito SZ é registado como uma leve pressão térmica de 90 GigaHertz, onde o MUSTANG-2 pode detetá-lo. 90 GHz está na banda milimétrica porque as ondas de rádio nesta banda têm comprimentos de onda de um a dez milímetros.
Este estudo não é a primeira vez que astrofísicos estudam essas bolhas de rádio. Estes esforços mostraram que a pressão dentro dessas bolhas não era totalmente térmica. Eles apontaram partículas relativísticas, raios cósmicos e turbulência como causas, bem como uma pequena contribuição de campos magnéticos.
Mas as observações neste novo estudo são as observações SZ de alta fidelidade mais profundas já feitas no interior das bolhas. Isso é importante porque o efeito SZ pode distinguir causas de pressão térmica de pressão não térmica e causas de eletrões relativísticos. Os resultados deste estudo mostram mais nuances na causa das cavidades, incluindo fontes térmicas e não térmicas.
Os aglomerados de galáxias são importantes porque são os pontos finais da formação da estrutura no Universo. Eles crescem continuamente por meio de fusões e acréscimos. A teoria e os cálculos mostram que parte de sua energia ainda não está termalizada, o que significa que vem da turbulência e do movimento em massa.
Os investigadores querem saber quanto do suporte de pressão de um aglomerado não é térmico porque isso ajuda a entender como o gás no meio intra-aglomerado atinge o equilíbrio.
Tudo está relacionado com o problema do feedback do buraco negro, que impede a formação de estrelas. Estudos como este, que usam o receptor GBT/MUSTANG-2 em várias frequências, podem começar a desvendar este ambiente complexo, determinando como as pressões térmicas e não térmicas suportam as bolhas de rádio.
Os cientistas gostariam de ter uma compreensão mais clara de como a turbulência, os campos magnéticos e até mesmo os raios cósmicos sustentam essas bolhas.
ZAP // Universe Today
