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mar 01

Mudanças rápidas na temperatura no disco de acreção revelam a origem dos ventos ultrarrápidos dos buracos negro supermassivos

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/03/Black_hole_with_ultrafast_winds

Essa ilustração mostra um buraco negro supermassivo emanando raios-X a partir de sua região interna (rosa), além de ventos ultrarrápidos oriundos do disco em redor (púrpura). Crédito: ESA

Telescópios espaciais de altas energias da ESA e da NASA (XMM-Newton e NuStar) fizeram as observações mais detalhadas dos ventos ultrarrápidos que fluem a partir das redondezas de um buraco negro supermassivo em velocidades relativísticas (cerca de 24% da velocidade da luz).

A expulsão de gases é uma característica relativamente comum em buracos negros supermassivos que residem no centro de galáxias massivas. Com milhões a bilhões de vezes mais massa do que o Sol, esses buracos negros se alimentam do gás circundante que espirala em queda no disco de acreção. Os telescópios espaciais de alta energia capturam esses efeitos como emissões brilhantes, incluindo os energéticos raios-X, irradiados a partir da parte mais interna do disco ao redor do buraco negro [quanto mais perto do buraco negro, mais alta é a temperatura da matéria em acreção].

Eventualmente, tais buracos negros supermassivos “comem” em demasia e paralelamente expelem um vento ultrarrápido. Estes ventos têm sido um tema de estudo relevante, porque poderiam ser responsáveis por uma forte influência no controle restritivo do crescimento da galáxia hospedeira, removendo o gás circundante e consequentemente suprimindo a formação de novas estrelas.

Através da utilização dos telescópios espaciais XMM-Newton da ESA e NuStar da NASA, os astrônomos fizeram a observação mais detalhada até então da tal efusão originada de uma galáxia ativa identificada como IRAS 13224-3809. Os ventos registados a partir do buraco negro atingem a formidável velocidade de 71.000 km/s, 24% vezes a velocidade da luz, colocando-os em os 5% dos ventos de buracos negros mais rápidos já medidos.

O XMM-Newton se focou no estudo do buraco negro durante 17 dias seguidos, revelando a natureza extremamente variável dos ventos.

Michael Parker, membro do Instituto de Astronomia de Cambridge, Reino Unido, autor principal do artigo publicado na Nature, declarou:

Frequentemente possuímos somente apenas uma observação de um determinado objeto. Depois, vários meses ou mesmo anos mais tarde, o observamos novamente e vemos se houve uma mudança.

Agora, graças a esta longa campanha de observação, notamos mudanças nos ventos em uma escala de tempo de menos de uma hora, pela primeira vez.

As mudanças foram detectadas através da medição do aumento da temperatura dos ventos. A assinatura de sua resposta está associada a uma maior emissão de raios-X no disco de acreção na região mais próxima do buraco negro.

Além disso, as observações também revelaram mudanças nas impressões digitais químicas do gás expelido: à medida que a emissão de raios-X aumentou, removeu elétrons dos seus átomos no vento, apagando as assinaturas de vento observadas nos dados.

Andrew Fabian, coautor do artigo, também membro do Instituto de Astronomia e cientista líder do projeto explicou:

As assinaturas químicas do vento mudaram com a força dos raios-X em menos de uma hora, centenas de vezes mais rápido do que alguma vez já medido.

Isso nos permite associar a emissão de raios-X, que surge a partir material que espirala em queda no buraco negro, com a variabilidade do vento mais distante que flui para fora do sistema.

Norbert Schartel, cientista membro do projeto XMM-Newton da ESA, concluiu:

Encontrar tal variabilidade e achar evidências para esta conexão é um passo fundamental para entender como os ventos de buracos negros são lançados e acelerados, o que por sua vez é uma parte essencial da compreensão da sua capacidade de moderar a formação de estrelas na galáxia hospedeira.

O artigo intitulado “The response of relativistic outflowing gas to the inner accretion disk of a black hole”, assinado por M. Parker et al. foi publicado na Nature.

Fontes

Caltech: Temperature Swings of Black Hole Winds Measured for First Time

ESA: Rapid Changes Point to origin of Ultra-Fast Black Hoke Winds

Artigo Científico

Nature: The response of relativistic outflowing gas to the inner accretion disk of a black hole

._._.

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