Imagens da NASA ajudam a explicar os hábitos alimentares do enorme buraco negro

Dados do Telescópio Espacial Spitzer aposentado da NASA deram aos cientistas novos insights sobre por que alguns buracos negros supermassivos brilham de maneira diferente de outros.

Estas imagens da galáxia de Andrômeda usam dados do aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Vários comprimentos de onda são mostrados na imagem à esquerda, revelando estrelas, poeira e áreas de formação estelar. A imagem à direita mostra apenas poeira, facilitando a visualização da estrutura subjacente da galáxia. Crédito: NASA/JPL-Caltech Em imagens do aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA, fluxos de poeira com milhares de anos-luz de comprimento fluem em direção ao buraco negro supermassivo no coração da galáxia de Andrômeda. Acontece que estas correntes podem ajudar a explicar como os buracos negros com milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol saciam os seus grandes apetites, mas continuam a ser comedores “silenciosos”.

À medida que os buracos negros supermassivos engolem gás e poeira, o material aquece pouco antes de cair, criando incríveis espetáculos de luz – por vezes mais brilhantes do que uma galáxia inteira cheia de estrelas. Quando o material é consumido em aglomerados de tamanhos diferentes, o brilho do buraco negro flutua.

Mas os buracos negros no centro da Via Láctea (a galáxia natal da Terra) e de Andrômeda (um dos nossos vizinhos galácticos mais próximos) estão entre os comedores mais silenciosos do universo. A pouca luz que emitem não varia significativamente em brilho, sugerindo que estão consumindo um fluxo pequeno, mas constante, de comida, em vez de grandes aglomerados. Os riachos se aproximam do buraco negro aos poucos e em espiral, semelhante à forma como a água desce por um ralo.

Caçando a fonte de alimento de Andrômeda

Um estudo publicado no início deste ano pegou a hipótese de que um buraco negro supermassivo silencioso se alimenta de um fluxo constante de gás e aplicou-a à galáxia de Andrômeda. Usando modelos computacionais, os autores simularam como o gás e a poeira nas proximidades do buraco negro supermassivo de Andrômeda poderiam se comportar ao longo do tempo. A simulação demonstrou que um pequeno disco de gás quente poderia formar-se perto do buraco negro supermassivo e alimentá-lo continuamente. O disco poderia ser reabastecido e mantido por numerosos fluxos de gás e poeira.

Mas os pesquisadores também descobriram que esses fluxos precisam permanecer dentro de um determinado tamanho e vazão; caso contrário, a matéria cairia no buraco negro em aglomerados irregulares, causando mais flutuações de luz.

Esta visão aproximada do centro da galáxia de Andrômeda, obtida pelo Telescópio Espacial Spitzer aposentado da NASA, é anotada com linhas pontilhadas azuis para destacar o caminho de duas correntes de poeira fluindo em direção ao buraco negro supermassivo no centro da galáxia… Crédito: NASA/JPL-Caltech” Quando os autores compararam suas descobertas com dados do Spitzer e do Telescópio Espacial Hubble da NASA, eles encontraram espirais de poeira previamente identificadas pelo Spitzer que se enquadravam nessas restrições. A partir disso, os autores concluíram que as espirais estão alimentando o supermassivo de Andrômeda. buraco negro.

“Este é um grande exemplo de cientistas reexaminando dados de arquivo para revelar mais sobre a dinâmica das galáxias, comparando-os com as mais recentes simulações de computador”, disse Almudena Prieto, astrofísica do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias e do Observatório Universitário de Munique, e pesquisadora. co-autor do estudo publicado este ano. “Temos dados de 20 anos que nos dizem coisas que não reconhecemos quando os coletamos pela primeira vez.”

Um olhar mais profundo sobre Andrômeda

Lançado em 2003 e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, o Spitzer estudou o universo em luz infravermelha, que é invisível aos olhos humanos. Diferentes comprimentos de onda revelam diferentes características de Andrômeda, incluindo fontes de luz mais quentes, como estrelas, e fontes mais frias, como poeira.

Ao separar estes comprimentos de onda e observar apenas a poeira, os astrónomos podem ver o “esqueleto” da galáxia – locais onde o gás coalesceu e arrefeceu, por vezes formando poeira, criando condições para a formação de estrelas. Esta visão de Andrômeda revelou algumas surpresas. Por exemplo, embora seja uma galáxia espiral como a Via Láctea, Andrómeda é dominada por um grande anel de poeira em vez de braços distintos que circundam o seu centro. As imagens também revelaram um buraco secundário numa parte do anel por onde passou uma galáxia anã.

A proximidade de Andrômeda com a Via Láctea significa que ela parece maior do que outras galáxias da Terra: vista a olho nu, Andrômeda teria cerca de seis vezes a largura da Lua (cerca de 3 graus). Mesmo com um campo de visão mais amplo que o do Hubble, o Spitzer teve de tirar 11.000 fotografias para criar esta imagem abrangente de Andrómeda.

Mais sobre a missão

O JPL gerenciou a missão do Telescópio Espacial Spitzer para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington até que a missão foi aposentada em janeiro de 2020. As operações científicas foram conduzidas no Spitzer Science Center em Caltech. As operações da espaçonave foram baseadas na Lockheed Martin Space em Littleton, Colorado. Os dados são arquivados no Infrared Science Archive operado pelo IPAC na Caltech. Caltech gerencia JPL para NASA.