Via Láctea (NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)) Por Cnnportugal.iol.pt
Os cientistas por trás do estudo relatam que assistiram a "uma luminosidade em constante mudança e borbulhante”. O professor de física e astronomia Farhad Yusef-Zadeh, prinicpal responsável pelo projeto, explica com entusiasmo o fenómeno a que assistiu: "E de repente boom! Uma grande explosão de brilho apareceu de repente. Depois, voltou a acalmar-se. O perfil de atividade deste buraco negro era novo e excitante de cada vez que olhávamos para ele [buraco negro nominado Sagitário A*]”Os astrónomos do Telescópio Espacial James Webb observaram clarões dinâmicos de luz perto do buraco negro supermaciço no centro da galáxia Via Láctea. A exibição constante e rápida inclui flashes curtos de segundos, clarões de luz mais longos e ofuscantes numa base diária.
As observações do Webb marcam o olhar mais longo e detalhado que os investigadores conseguiram fazer em torno do buraco negro central da Via Láctea, chamado Sagitário A*, com base em provas anteriores da sua atividade altamente energética.
Embora os buracos negros sejam invisíveis, as erupções desencadeadas pelo disco rodopiante de gás quente e poeira, ou disco de acreção, que orbita o Sagitário A* assemelham-se a uma extravagância pirotécnica. Um estudo que descreve estas descobertas foi publicado, em fevereiro, no The Astrophysical Journal Letters.
Os astrónomos acreditam que as chamas estão a vir da borda interna do disco de acreção, logo após o horizonte de eventos do buraco negro, ou a área em torno de um buraco negro onde a atração da gravidade é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar, de acordo com a NASA.
“Nos nossos dados, vimos uma luminosidade em constante mudança e borbulhante”, detalha o autor principal do estudo, Farhad Yusef-Zadeh, professor de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern University, num comunicado. “E depois boom! Uma grande explosão de brilho apareceu de repente. Depois, voltou a acalmar-se. Não conseguimos encontrar um padrão nesta atividade. Parece ser aleatória. O perfil de atividade deste buraco negro era novo e excitante de cada vez que olhávamos para ele.”
As observações poderão esclarecer o comportamento dos buracos negros e a forma como se alimentam do ambiente que os rodeia.
O Telescópio Espacial James Webb captou grandes erupções que se libertam do buraco negro. Universidade de NorthwesternObservar o fogo de artifício celeste
A forte influência gravitacional dos buracos negros atrai gás e poeira de qualquer objeto celeste que se aproxime demasiado. O gás e a poeira rodopiam a alta velocidade, formando o disco de acreção que alimenta o buraco negro. O movimento rápido do material provoca o seu aquecimento, libertando energia sob a forma de radiação, bem como jatos de material que não chegam a entrar no buraco negro.
A radiação e os jatos podem alterar a forma como o gás se distribui pelas galáxias e alimentar a formação de estrelas, razão pela qual os buracos negros supermaciços são considerados motores gigantes no centro das galáxias.
Yusef-Zadeh e os colegas observaram Sagitário A*, também chamado Sgr A*, durante 48 horas ao longo de um ano, em incrementos de oito a 10 horas, utilizando a câmara de infravermelhos próximos do Webb para seguir a atividade do buraco negro. A equipa observou cinco a seis grandes erupções por dia, bem como pequenos flashes de luz pelo meio.
“Espera-se que ocorram erupções em quase todos os buracos negros supermaciços, mas o nosso buraco negro é único”, considera Yusef-Zadeh. “Está sempre a fervilhar de atividade e parece nunca atingir um estado estacionário. Observámos o buraco negro várias vezes ao longo de 2023 e 2024, e notámos mudanças em cada observação. Vimos algo diferente de cada vez, o que é realmente notável”.
A variabilidade da atividade do buraco negro é provavelmente devida à natureza aleatória do material que flui para o disco de acreção, diz Yusef-Zadeh.
A equipa acredita que as curtas explosões de luz são criadas por pequenas flutuações turbulentas dentro do disco de acreção que podem comprimir o gás quente e energético chamado plasma e causar um flash de radiação.
“É semelhante à forma como o campo magnético do Sol se junta, comprime e depois faz explodir uma erupção solar”, afirma Yusef-Zadeh num comunicado. “Claro que os processos são mais dramáticos porque o ambiente à volta de um buraco negro é muito mais energético e muito mais extremo.”
Entretanto, as erupções maiores e mais longas podem ocorrer devido a eventos de reconexão magnética, ou quando dois campos magnéticos diferentes colidem perto do buraco negro e libertam partículas energéticas que se movem perto da velocidade da luz.
“Um evento de reconexão magnética é como uma faísca de eletricidade estática, o que, de certa forma, também é uma 'reconexão eléctrica'”, explica Yusef-Zadeh.
Um “arco-íris” de atividade
As capacidades do Webb permitiram à equipa observar a atividade do buraco negro em dois comprimentos de onda de luz diferentes em simultâneo.
“Foi como ver o mundo a cores e a preto e branco, e encontrámos arco-íris”, atira Yusef-Zadeh. “Isto diz-nos mais diretamente sobre a natureza da atividade das chamas e as caraterísticas físicas do mecanismo de radiação, o campo magnético e a densidade das chamas”.
As observações fornecem um olhar mais profundo sobre a forma como a atividade do buraco negro varia em brilho ao longo do tempo, diz Tuan Do, professor associado do departamento de física e astronomia e diretor-adjunto do Grupo do Centro Galáctico da UCLA.
Do não esteve envolvido neste estudo, mas liderou pesquisas sobre Sagitário A * no passado, incluindo quando o buraco negro apresentou atividade incomum em 2019.
“Sgr A* ficou cerca de metade do brilho nos novos dados do que foi visto em 2019, então acho que 2019 ainda é excecionalmente ativo para o buraco negro”, afirma Do. “O buraco negro e o seu ambiente estão sempre a mudar, por isso nunca temos a certeza do que vamos encontrar! É isto que torna as observações do centro galáctico tão excitantes, apesar de já olharmos para este ponto do céu há décadas.”
Quando os autores do último estudo observaram simultaneamente os dois comprimentos de onda diferentes da luz do buraco negro, aperceberam-se de que o comprimento de onda mais curto mudava de brilho imediatamente antes do comprimento de onda mais longo. A observação sugere que, à medida que as partículas espiralam em torno das linhas do campo magnético, perdem energia mais rapidamente.
As alterações de brilho foram registadas em investigações anteriores e em dados complementares recentes do Instrumento de Infravermelhos Médios do telescópio Webb e de outros observatórios.
“Penso que o próximo grande passo será tentar ligar estas diferentes fontes de dados para formar uma imagem mais completa da física do ambiente em torno do buraco negro supermaciço”, acrescenta Do.
O novo estudo também confirma que o buraco negro tem uma “variabilidade ininterrupta”, tal como observado anteriormente, aponta Mark Morris, distinto professor de investigação do departamento de física e astronomia da UCLA. Morris não esteve envolvido no novo estudo.
“Os astrónomos de raios X veem provas razoavelmente fortes de que, nas últimas centenas de anos, houve pelo menos um, talvez dois casos de enormes erupções”, lembra Morris por e-mail, ‘com intensidades (10 000 a 100 000) vezes maiores do que qualquer coisa que tenhamos visto no último quarto de século em que temos examinado de perto o Sgr A*’.
O que é que poderá ter causado estas erupções? Os astrónomos ainda não sabem, mas é possível que o buraco negro tenha engolido um planeta há algumas centenas de anos, teoriza Morris.
Quando o Sol liberta tempestades solares, os cientistas preocupam-se porque essa atividade pode potencialmente afetar o GPS, as comunicações e a rede eléctrica na Terra. Mas, a 25 mil anos-luz de distância, a atividade altamente energética e variável do buraco negro central da Via Láctea não é uma preocupação, explica Morris.
No entanto, as observações do telescópio Webb permitem aos investigadores compreender que tipo de “tempestades” são criadas quando a matéria é comprimida e aquecida à medida que é atraída para o buraco negro.
“Para além do puro interesse nos fogos de artifício mais deslumbrantes que o Universo pode produzir, esses fogos de artifício podem ter um efeito profundo na evolução das galáxias em que se encontram”, considera Morris. “Podem provocar ou impedir a formação de estrelas em grandes escalas, podem remover gás e limpar galáxias, deixando-as incapazes de formar estrelas.”
Um olhar mais demorado
Os autores do estudo não acreditam que o buraco negro esteja a sofrer um pico de atividade invulgar, mas querem observar o Sagitário A* durante 24 horas ininterruptas para terem a certeza.
“Também podemos ver se estas erupções mostram periodicidade (ou se se repetem) ou se são verdadeiramente aleatórias”, aponta Yusef-Zadeh.
Os astrónomos ainda não sabem a que velocidade Sagitário A* está a girar enquanto devora a matéria, mas observações mais longas poderão fornecer os dados necessários para encontrar a resposta.
Em última análise, mais dados das observações do Webb do Sagitário A* poderão ajudar os astrónomos a simular o comportamento dos discos de acreção em torno de buracos negros, bem como a comparar o comportamento de buracos negros energeticamente menos ativos com outros mais ativos.
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