Hubble descobre misterioso disco de buraco negro
Impressão de artista do peculiar disco fino de material que rodeia um buraco negro supermassivo no coração da galáxia espiral NGC 3147, localizada a 130 milhões de anos-luz de distância.
Graças ao Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrónomos observaram um disco fino e inesperado de material envolvendo um buraco negro supermassivo no coração da galáxia espiral NGC 3147, localizada a 130 milhões de anos-luz de distância.
A presença do disco do buraco negro, numa galáxia ativa de tão baixa luminosidade, deixou os astrónomos surpresos. Considera-se que os buracos negros em certos tipos de galáxias, como NGC 3147, estão a passar fome, já que não há suficiente material capturado gravitacionalmente para os alimentar regularmente. É, portanto, intrigante que haja um disco fino rodeando um buraco negro faminto que imita os discos muito maiores encontrados em galáxias extremamente ativas.
De particular interesse, este disco de material que circula o buraco negro fornece uma oportunidade única para testar as teorias da relatividade de Albert Einstein. O disco está tão profundamente incrustado no campo gravitacional intenso do buraco negro que a luz do disco de gás é alterada, de acordo com estas teorias, dando aos astrónomos uma visão única dos processos dinâmicos próximos de um buraco negro.
"Nunca vimos os efeitos da relatividade geral e especial na luz visível com tanta clareza," disse o membro da equipa Marco Chiaberge da AURA para a ESA, STScI e da Universidade Johns Hopkins.
O material do disco foi medido pelo Hubble e está a girar em torno do buraco negro a mais de 10% da velocidade da luz. A estas velocidades extremas, o gás parece aumentar de brilho enquanto viaja na direção da Terra num lado e diminuir de brilho à medida que se afasta do nosso planeta. Este efeito é conhecido como irradiação relativística. As observações do Hubble também mostram que o gás está tão profundamente enterrado num poço gravitacional que a luz está a lutar para escapar e, portanto, parece esticada para comprimentos de onda mais vermelhos. A massa do buraco negro é equivalente a cerca de 250 milhões de massas solares.
"Esta é uma espiadela intrigante de um disco muito perto de um buraco negro, tão perto que as velocidades e a intensidade da atração gravitacional estão a afetar a forma como vemos os fotões de luz," explicou o primeiro autor do estudo, Stefano Bianchi Università degli Studi Roma Tre em Itália.
A fim de estudar a matéria situada nas profundezas deste disco, os investigadores usaram o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Telescópio Espacial Hubble. Esta ferramenta de diagnóstico divide a luz de um objeto nos seus comprimentos de onda individuais para determinar a velocidade, a temperatura e outras características do objeto com uma precisão muito alta. O STIS foi essencial para observar eficazmente a região de baixa luminosidade em redor do buraco negro, bloqueando a luz brilhante da galáxia.
Os astrónomos inicialmente selecionaram esta galáxia para validar modelos aceites sobre galáxias ativas de baixa luminosidade: aquelas com buracos negros desnutridos. Estes modelos preveem que discos de material devem formar-se quando grandes quantidades de gás são capturadas pela forte força gravitacional de um buraco negro, emitindo subsequentemente muita luz e produzindo um farol brilhante chamado quasar.
"O tipo de disco que vemos é um quasar reduzido que não esperávamos existir," explicou Bianchi. "É o mesmo tipo de disco que vemos em objetos que são 1000 ou até 100.000 vezes mais luminosos. As previsões dos modelos atuais para galáxias ativas muito fracas falharam claramente."
A equipa espera usar o Hubble para procurar outros discos muito compactos em torno de buracos negros de baixa luminosidade em galáxias ativas semelhantes.
Impressão artística que observa, de cima, o peculiar disco fino de material que rodeia um buraco negro supermassivo no coração da galáxia espiral NGC 3147, localizada a 130 milhões de anos-luz de distância.
Imagem da galáxia NGC 3147 pelo Hubble, ao lado de uma impressão de artista do buraco negro supermassivo que reside no seu núcleo. A imagem do Hubble mostra os seus grandes braços espirais, repletos de jovens estrelas azuis, nebulosas rosadas e poeira em silhueta. No entanto, no brilhante núcleo de NGC 3147 esconde-se um buraco negro monstruoso com mais ou menos 250 milhões de vezes a massa do nosso Sol. As observações do buraco negro, pelo Hubble, demonstram duas das teorias da relatividade de Einstein. O buraco negro está profundamente embebido dentro do seu campo gravitacional, visto pela grelha verde que ilustra a deformação do espaço. O campo gravitacional é tão forte que a luz luta para escapar, um princípio descrito na teoria da relatividade geral de Einstein. O material também está a girar tão depressa em torno do buraco negro que aumenta de brilho quando se dirige em direção à Terra, num lado do disco, e diminui de brilho quando se desloca na direção oposta. Este efeito, chamado irradiação relativística, foi previsto pela teoria da relatividade especial de Einstein. NGC 3147 está localizada a 130 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação circumpolar norte de Dragão.
Crédito: imagem Hubble - NASA, ESA, S. Bianchi (Università degli Studi Roma Tre, Itália), A. Laor (Instituto de Tecnologia Technion de Israel) e M. Chiaberge (ESA, STScI e JHU); ilustração - NASA, ESA e A. Feild e L. Hustak (STScI)