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O batimento arrítmico do coração de um buraco negro

19 de Abril de 2017

No centro do aglomerado de galáxias Centaurus, há uma grande galáxia elíptica chamada NGC 4696. Mais fundo ainda, há um buraco negro supermassivo enterrado dentro do núcleo desta galáxia.

Novos dados do Observatório Chandra de raios X da NASA e outros telescópios revelaram detalhes sobre esse buraco negro gigante, localizado a cerca de 145 milhões de anos-luz da Terra. Embora o buraco negro em si não seja detectado, os astrônomos estão aprendendo sobre o impacto que ele tem sobre a galáxia que habita o aglomerado maior em torno dele.

Imagem ótica obtida pelo Hubble

De certa forma, este buraco negro se assemelha a um coração batendo que bombeia sangue para o corpo através das artérias. Da mesma forma, um buraco negro pode injetar material e energia em sua galáxia de acolhimento e além.

Examinando os detalhes dos dados de raios-X de Chandra, os cientistas encontraram evidências de explosões repetidas de partículas energéticas em jatos gerados pelo buraco negro supermassivo no centro de NGC 4696. Essas rajadas criam vastas cavidades no gás quente que preenche o Espaço entre as galáxias do grupo. As rajadas também criam ondas de choque, semelhantes aos booms sônicos produzidos por aviões de alta velocidade, que viajam dezenas de milhares de anos-luz através do espaço.

Radiação emitida

Esta imagem composta contém dados de raios X de Chandra (vermelho) que revela o gás quente, e dados de rádio da Karl G. Jansky Very Large Array (azul) da NSF, que mostra partículas de alta energia produzidas pelo buraco negro - Powered jatos. Os dados da luz visível do Telescópio Espacial Hubble (verde) mostram galáxias no cluster, bem como galáxias e estrelas fora do cluster.

Os astrônomos empregaram processamento especial para os dados de raios-X para enfatizar nove cavidades visíveis no gás quente. Essas cavidades são rotuladas de A a I em uma imagem adicional, e a localização do buraco negro é rotulada com uma cruz. As cavidades que se formaram mais recentemente estão localizadas mais próximas do buraco negro, em particular as chamadas A e B.

Os pesquisadores estimam que esses buracos negros, ou "batidas", ocorreram a cada cinco a dez milhões de anos. Além das escalas de tempo muito diferentes, estes batimentos também diferem dos batimentos cardíacos humanos típicos, não ocorrendo em intervalos particularmente regulares.

Calor

Um tipo diferente de processamento dos dados de raios X revela uma sequência de características curvas e aproximadamente igualmente espaçadas no gás quente. Estes podem ser causados ​​por ondas sonoras geradas pelas explosões repetidas do buraco negro. Em um aglomerado de galáxias, o gás quente que preenche o cluster permite que as ondas sonoras - embora em frequências muito baixas para que o ser humano detecte - se propaguem.

As características do Centaurus Cluster são semelhantes às ondulações observadas no conjunto Perseus de galáxias. A afinação do som em Centaurus é extremamente profunda, correspondendo a um som discordante cerca de 56 oitavas abaixo das notas perto de meio C. Isso corresponde a um tom ligeiramente maior (cerca de uma oitava) do que o som em Perseus. Explicações alternativas para estas características curvadas incluem os efeitos de turbulência ou campos magnéticos.

Composição das três imagens

As explosões de buracos negros também parecem ter levantado gás que foi enriquecido em elementos gerados em explosões de supernova. Os autores do estudo do cluster de Centaurus criaram um mapa mostrando a densidade de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio. As cores mais brilhantes no mapa mostram regiões com a maior densidade de elementos pesados ​​e as cores mais escuras mostram regiões com uma menor densidade de elementos pesados. Portanto, as regiões com a maior densidade de elementos pesados ​​estão localizadas à direita do buraco negro. Uma menor densidade de elementos pesados ​​perto do buraco negro é consistente com a ideia de que o gás enriquecido foi retirado do centro do aglomerado pelo estouro da atividade associada com o buraco negro. A energia produzida pelo buraco negro também é capaz de evitar o enorme reservatório de gás quente de resfriamento. Isso impediu que um grande número de estrelas se formassem no gás.

Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado na edição de 21 de março de 2016 do Monthly Notices da Royal Astronomical Society e está disponível on-line. O primeiro autor é Jeremy Sanders do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching, Alemanha.

O Centro de Vôo Espacial Marshall da NASA, em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para a Direção da Missão de Ciência da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência de Chandra e operações de vôo.

 Leia mais do ObservatórioChandra de raios-X da NASA:

 Para mais imagens Chandra, multimídia e materiais relacionados, visite:

http://www.nasa.gov/chandra


fonte: https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/the-arrhythmic-beating-of-a-black-hole-heart.html

Adaptação: Atylla.

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