Galáxias em fusão cobrem os seus buracos negros de gás e poeira

ESA / ATG medialab

Impressão de artista de um buraco negro a juntar material das redondezas num disco de matéria.

Os buracos negros têm uma má reputação na cultura popular pois engolem tudo o que conseguem apanhar. Na realidade, as estrelas, gases e poeiras podem orbitar os buracos negros durante longos períodos de tempo, até que uma grande perturbação empurra esse material.

A fusão entre duas galáxias é uma dessas perturbações. À medida que as galáxias se combinam e os seus buracos negros centrais se aproximam, o gás e a poeira nas proximidades são empurrados para os seus respetivos buracos negros.

No processo é libertada uma quantidade enorme de radiação altamente energética à medida que o material espirala rapidamente em direção ao buraco negro faminto, que se torna no que os astrónomos chamam de núcleo galáctico ativo (NGA).

Usando o telescópio NuSTAR da NASA, um estudo mostra que nos estágios finais de fusões galácticas, cai tanto gás e poeira, em direção ao buraco negro, que o NGA extremamente brilhante fica envolto e coberto dessa poeira estelar.

O efeito combinado da gravidade das duas galáxias diminui as velocidades de rotação do gás e da poeira que, de outra forma, estariam orbitando livremente. Esta perda de energia faz com que o material caia sobre o buraco negro.

“Quanto mais desenvolvida estiver a fusão, mais encoberto estará o NGA,” comenta Claudio Ricci, autor principal do estudo publicado na revista Monthly Notices Royal Astronomical Society. “As galáxias que estão numa fase adiantada deste processo de fusão têm os seus buracos negros completamente cobertos por um casulo de gás e poeira.”

NAOJ

Crescimento de buracos negros supermassivos em dois tipos diferentes de galáxias. Um buraco negro supermassivo em crescimento, numa galáxia normal, teria gás e poeira numa estrutura em forma de donut em seu redor (esquerda). Numa galáxia em fusão, uma esfera de material obscurece o buraco negro (direita).

Crescimento de buracos negros supermassivos em dois tipos diferentes de galáxias. Um buraco negro supermassivo em crescimento, numa galáxia normal, teria gás e poeira numa estrutura em forma de donut em seu redor (esquerda). Numa galáxia em fusão, uma esfera de material obscurece o buraco negro (direita).

Ricci e colegas observaram a emissão penetrante de raios-X altamente energéticos de 52 galáxias. Cerca de metade delas estavam nos estágios finais da fusão. Dado que o NuSTAR é muito sensível à deteção dos raios-X mais energéticos, foi fundamental para estabelecer a quantidade de luz que escapa da esfera de gás e poeira que cobre um NGA.

Os cientistas compararam observações de galáxias pelo NuSTAR com dados do Swift e Chandra, da NASA, e do XMM-Newton da ESA, que observam componentes menos energéticos do espectro de raios-X.

Se se detetam raios-X altamente energéticos de uma galáxia, mas não raios-X de baixa energia, isso é sinal de um NGA altamente obscurecido.

O estudo ajuda a confirmar a ideia de longa data de que o buraco negro de um NGA faz a maior parte da sua alimentação enquanto está envolto, durante os últimos estágios de uma fusão.

“Um buraco negro supermassivo cresce rapidamente durante estas fusões,” comenta Ricci. “Os resultados avançam a nossa compreensão das misteriosas origens da relação entre um buraco negro e a sua galáxia hospedeira.”

// CCVAlg

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