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mar 01

NuSTAR e XMM-Newton revelam como os buracos negros supermassivos regulam a evolução das galáxias

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Os buracos negros supermassivos nos núcleo de galáxias liberam radiação e ventos ultra-rápidos, como ilustrado nesta impressão artística. Os telescópios NuSTAR da NASA e XMM-Newton da ESA mostraram que estes ventos, contendo átomos altamente ionizados, sopram de uma forma quase esférica. Créditos: NASA/JPL-Caltech

Os observatórios NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA e XMM-Newton da ESA demonstraram que os formidáveis ventos emanados por um buraco negro supermassivo sopram para fora em todas as direções, um fenômeno que há muito se suspeitava, mas muito difícil de provar até então.

Esta descoberta deu aos astrônomos uma primeira oportunidade para medir a força destes ventos ultra velozes e provar que são suficientemente poderosos ao ponto de inibir a capacidade da galáxia hospedeira de produzir novas estrelas.

Fiona Harrison, Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, EUA, pesquisadora líder do NuSTAR e coautora do artigo sobre estes resultados publicados na revista Science, explicou:

Nós sabemos que os buracos negros nos centros de galáxias podem alimentar-se de matéria e que este processo pode produzir ventos. Estima-se que este fenômeno regula o crescimento das galáxias. Ao sabermos a velocidade, forma e tamanho dos ventos, podemos calcular quão poderosos são.

Os buracos negros supermassivos sopram matéria para as suas galáxias hospedeiras, ventos em raios-X que viajam até ⅓ da velocidade da luz. No novo estudo, os astrônomos determinaram que PDS 456, um quasar a mais de 2 bilhões de anos-luz, sustenta ventos que transportam mais energia a cada segundo do que aquela emitida por um trilhão de sóis.

Emanuele Nardini, Universidade Keele na Inglaterra, autor principal do estudo, esclareceu:

Sabemos agora que os ventos dos quasares contribuem significativamente para a perda de massa em uma galáxia, ou seja, expulsando seu suprimento de gás, provocando a perda da matéria prima necessária para a formação estelar.

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O telescópio NuSTAR da NASA, lançado em Junho de 2012, observou a porção de alta energia do espectro de luz em raios-X emitida pelo buraco negro supermassivo denominado PDS 456. Crédito: NASA

O NuSTAR e o XMM-Newton observaram simultaneamente o quasar PDS 456 em cinco ocasiões diferentes em 2013 e 2014. Estes telescópios espaciais se complementam através da observação de diferentes partes do espectro da radiação em raios-X: o XMM-Newton observa em baixa energia e o NuSTAR em alta energia.

Observatórios que se complementam na observação em Raios-X

As observações anteriores do XMM-Newton tinham identificado ventos soprando na nossa direção, mas ainda não tinham conseguido determinar se estes sopravam em todas as direções. O XMM-Newton detectou átomos de ferro, que são transportados pelos ventos juntamente com outras matérias, apenas diretamente na frente do buraco negro, onde bloqueiam os raios-X. Combinando dados de raios-X mais energéticos de observações do NuSTAR com observações do XMM-Newton, os cientistas foram capazes de descobrir assinaturas do ferro espalhadas nos lados, provando que os ventos emanam do buraco negro não como um feixe, mas de uma forma quase esférica.

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O telescópio XMM-Newton da ESA observou a porção de baixa energia do espectro de luz em raios-X emitida por PDS 456. Crédito: ESA

Norbert Schartel, cientista da equipe do projeto XMM-Newton na ESA, exclamou:

Este é um grande exemplo da sinergia entre o XMM-Newton e o NuSTAR. A complementaridade destes dois observatórios de raios-X nos capacita a revelar detalhes previamente escondidos sobre o lado energético do Universo.

Conhecendo a forma e a extensão dos ventos, os pesquisadores puderam determinar a força dos ventos e o grau com que conseguem inibir a formação de novas estrelas.

Auto regulagem galáctica

Os astrônomos pensam que os buracos negros supermassivos e as suas galáxias hospedeiras evoluem juntos e se autorregulam, controlando o crescimento de cada um. A evidência para tal vem de observações dos bojos centrais de galáxias, quanto mais massivo o bojo central, maior o buraco negro supermassivo.

Este último relatório demonstra que o buraco negro supermassivo e os seus ventos de alta velocidade afetam significativamente sua galáxia hospedeira. À medida que o buraco negro cresce em tamanho, os seus ventos empurram enormes quantidades de matéria através da galaxia, o que em última análise interrompe a formação de novas estrelas.

Uma vez que o quasar PDS 456, de acordo com os padrões cósmicos, está relativamente bem mais perto, este objeto torna-se brilhante o suficiente para ser estudado em detalhe. Este buraco negro supermassivo dá aos astrônomos um olhar único sobre uma era distante do nosso universo, há cerca de 10 bilhões de anos, quando os buracos negros supermassivos e os seus ventos furiosos eram mais comuns e possivelmente quando formaram as galáxias que vemos hoje.

Daniel Stern, membro do JPL da NASA e coautor do artigo comentou:

Para um astrônomo, o estudo de PDS 456 é como se um paleontólogo estudasse um dinossauro vivo. Somos capazes de investigar a física destes sistemas importantes com um nível de detalhe impossível para aqueles encontrados a distâncias mais típicas, durante a ‘Era dos Quasares’ [quando o Universo era mais jovem].

Fonte

NASA: NASA, ESA Telescopes Give Shape to Furious Black Hole Winds

._._.

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