MUSE: Buracos negros supermassivos alimentam-se de medusas cósmicas

O instrumento MUSE do ESO montado no VLT descobre nova maneira de alimentar buracos negros

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Observações de “galáxias medusa” obtidas com o Very Large Telescope do ESO revelaram uma maneira até então desconhecida para alimentar buracos negros. Parece que o mecanismo que produz os tentáculos de gás e as estrelas recém nascidas que dão o nome curioso a este tipo de galáxias, tornam também possível que o gás chegue às regiões centrais das galáxias, alimentando o buraco negro que se esconde no centro de cada uma delas e fazendo com que brilhem intensamente. Esta imagem de uma das galáxias, chamada JO204, obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, mostra claramente como é que o material flui da galáxia em longos tentáculos. A cor vermelha mostra o brilho do hidrogênio ionizado, o verde corresponde ao oxigênio ionizado e as regiões mais esbranquiçadas são onde se encontra a maioria das estrelas da galáxia. Crédito: ESO/GASP collaboration

Observações de “galáxias medusa” obtidas com o Very Large Telescope do ESO revelaram uma maneira até então desconhecida de alimentar buracos negros. Parece que o mecanismo que produz os tentáculos de gás e as estrelas recém nascidas que dão o nome curioso a este tipo de galáxias tornam também possível que o gás chegue às regiões centrais das galáxias, alimentando o buraco negro que se esconde no centro de cada uma delas e fazendo com que brilhem intensamente.

Uma equipe liderada por astrônomos italianos utilizou o instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) montado no Very Large Telescope (VLT), instalado no Observatório do Paranal do ESO, no Chile, para estudar como é que o gás é arrancado das galáxias. A equipe focou-se no exemplo extremo de galáxias medusa, situadas em aglomerados de galáxias próximos e assim chamadas devido aos seus “tentáculos” de matéria notavelmente longos, que se estendem por dezenas de milhares de anos-luz além dos discos galácticos [1] [2].

Os tentáculos das galáxias medusa são produzidos em aglomerados de galáxias por um processo chamado varrimento por pressão dinâmica. A sua interação gravitacional mútua faz com que as galáxias caiam a alta velocidade nos aglomerados de galáxias, onde encontram um gás quente e denso que atua como um poderoso vento, retirando caudas de gás dos discos galácticos e dando origem a intensa formação estelar nessas galáxias.

Descobriu-se que seis das sete galáxias medusa do estudo abrigam um buraco negro supermassivo no centro, que se alimenta do gás ao redor  [3]. Esta fração de galáxias é inesperadamente alta — em galáxias, de modo geral, esta fração é inferior a uma em cada dez.

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Observações de “galáxias medusa” obtidas com o Very Large Telescope do ESO revelaram uma maneira até então desconhecida para alimentar buracos negros. Parece que o mecanismo que produz os tentáculos de gás e as estrelas recém nascidas que dão o nome curioso a este tipo de galáxias, tornam também possível que o gás chegue às regiões centrais das galáxias, alimentando o buraco negro que se esconde no centro de cada uma delas e fazendo com que brilhem intensamente. Esta imagem de uma das galáxias, chamada JW100, obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, mostra claramente como é que o material flui da galáxia em longos tentáculos. Créditos: ESO/GASP collaboration

A chefe da equipe Bianca Poggianti do INAF-Observatório Astronômico de Pádua, na Itália, declarou:

Esta forte ligação entre o varrimento por pressão dinâmica e buracos negros ativos não foi prevista nem relatada anteriormenteParece que o buraco negro central está sendo alimentado porque uma parte do gás, em vez de ser removido, está chegando ao centro da galáxia.

Uma pergunta ainda sem resposta é porque apenas uma pequena fração dos buracos negros supermassivos existentes nos centros das galáxias se encontram ativos. Estes objetos encontram-se em quase todas as galáxias, por isso porque é que apenas alguns acretam matéria e brilham intensamente? Estes resultados revelam um mecanismo anteriormente desconhecido que alimenta os buracos negros.

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Esta visualização tridimensional mostra uma galáxia medusa obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO. A imagem combina uma vista 2D normal com a terceira dimensão do comprimento de onda. Esta galáxia sofreu varrimento por pressão dinâmica ao mover-se rapidamente no gás quente do aglomerado de galáxias e consequentemente caudas de gás e estrelas jovens “vão de carona” com a galáxia. Este efeito é visível porque os tentáculos que se estendem para a direita da imagem apresentam velocidades diferentes do disco principal da galáxia, que se vê à esquerda. Crédito: ESO/VLT

Yara Jaffé, bolsista do ESO que contribuiu para o artigo, explica a importância deste resultado:

Estas observações do MUSE sugerem um mecanismo novo, que direciona o gás para a vizinhança do buraco negro. Este resultado é importante porque nos fornece uma nova peça do quebra-cabeças das ligações, ainda pouco compreendidas, entre buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras.

Estas observações fazem parte de um estudo muito mais extenso, com muito mais galáxias medusa, que está atualmente em curso.

Poggianti concluiu:

Quando estiver completo, este rastreio revelará quantas galáxias ricas em gás que entram nos aglomerados, e quais, atravessam um período de atividade aumentada nos seus centros. Um problema ainda sem solução na astronomia tem sido compreender como é que as galáxias se formam e mudam no nosso Universo em expansão e evolução. As galáxias medusa são a chave para compreendermos a evolução galáctica, uma vez que são observadas em plena transformação drástica.

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Observações de “galáxias medusa” obtidas com o Very Large Telescope do ESO revelaram uma maneira até então desconhecida para alimentar buracos negros. Parece que o mecanismo que produz os tentáculos de gás e as estrelas recém nascidas que dão o nome curioso a este tipo de galáxias, tornam também possível que o gás chegue às regiões centrais das galáxias, alimentando o buraco negro que se esconde no centro de cada uma delas e fazendo com que brilhem intensamente. Esta imagem de uma das galáxias, chamada JO206, obtida com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, mostra claramente como é que o material flui da galáxia em longos tentáculos. A cor vermelha mostra o brilho do hidrogênio ionizado, o verde corresponde ao oxigênio ionizado e as regiões mais esbranquiçadas são onde se encontra a maioria das estrelas da galáxia. Créditos: ESO/GASP collaboration

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Ram Pressure Feeding Supermassive Black Holes”, assinado por B. Poggianti et al., que será publicado na revista Nature em 17 de agosto de 2017.

Notas

[1] Até agora foram encontradas cerca de 400 candidatas a galáxias medusa.

[2] Estes resultados foram produzidos no âmbito do programa observacional chamado GASP (GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE), que faz parte de um Grande Programa do ESO que pretende estudar onde, como e porque é que o gás é removido das galáxias. O GASP está recolhendo dados di MUSE, profundos e detalhados, de 114 galáxias em diferentes meios, especificamente direcionado para galáxias medusa. As observações estão atualmente em curso.

[3] Já está bem estabelecido que quase todas, senão todas, as galáxias abrigam um buraco negro supermassivo no seu centro, com massa entre alguns milhões a alguns bilhões de vezes a massa do Sol. Quando um buraco negro atrai matéria existente nas suas redondezas, emite radiação eletromagnética, dando origem a alguns dos fenômenos astrofísicos mais energéticos que existem: os núcleos ativos de galáxias (AGN).

[4] A equipe também pesquisou a explicação alternativa de que a atividade central do AGN contribuiria para o varrimento do gás das galáxias, mas considerou-a menos provável. No interior do aglomerado de galáxias, as galáxias medusa situam-se numa região onde o gás quente e denso do meio intergaláctico é particularmente susceptível de criar os longos tentáculos das galáxias, diminuindo assim a possibilidade de que estes sejam criados por atividade de AGN. Existem por isso evidências mais sólidas de que a pressão dinâmica dá origem a AGN e não o inverso.

Fonte

ESO: eso1725 — Supermassive Black Holes Feed on Cosmic Jellyfish / ESO’s MUSE instrument on the VLT discovers new way to fuel black holes

._._.

RAM PRESSURE FEEDING SUPER-MASSIVE BLACK HOLES

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