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A nave espacial de raios X da NASA olha para o ‘olho da tempestade’ girando em torno de buracos negros supermassivos
Os cientistas mergulharam mais fundo do que nunca no “olho da tempestade” que gira em torno de buracos negros supermassivos. Esta investigação sem precedentes das condições turbulentas e violentas em torno destes titãs cósmicos, incluindo o primeiro buraco negro alguma vez fotografado pela humanidade, foi possível graças à missão conjunta da Agência Aeroespacial Japonesa (JAXA)/NASA de Imagens de Raios-X e Espectroscopia (XRISM).
Usando XRISMOos astrônomos viram amostras de buracos negros supermassivos influenciando o gás circundante em imagens de raios X anteriores, mas faltavam estas imagens estáticas de um processo incrivelmente dinâmico. Ao medir a energia dos raios X provenientes de gases quentes, o XRISM apresenta uma imagem muito mais dinâmica de buraco negro influência do que estava disponível antes.
Crucial para este estudo, divulgado no final de janeiro de 2026 em Naturezafoi o XRISM, lançado em 2023. O XRISM, operado em parceria com o Agência Espacial Europeia (ESA)tem a capacidade de rastrear a assinatura química de gás extremamente quente em torno de buracos negros supermassivos, determinando seu movimento.
“O XRISM permite-nos distinguir inequivocamente os movimentos do gás alimentados pelo buraco negro daqueles impulsionados por outros processos cósmicos, o que anteriormente era impossível de fazer”, disse o co-líder da equipa, Congyao Zhang, da Universidade Masaryk.
Buracos negros supermassivos são comedores confusos
Acredita-se que buracos negros supermassivos com massas de milhões ou até bilhões de vezes a do Sol estejam no coração de todas as galáxias. A sua imensa influência gravitacional agita gás, poeira e até estrelas próximas à sua volta, exercendo assim uma tremenda influência nas suas galáxias hospedeiras.
Os buracos negros supermassivos são frequentemente rodeados por grandes quantidades de gás e poeira que giram à sua volta em nuvens achatadas chamadas discos de acreção. Estes discos alimentam gradualmente matéria para o buraco negro central, mas grande parte desta matéria é canalizada para os pólos do buraco negro por poderosos campos magnéticos, onde estas partículas são aceleradas até próximo da velocidade da luz e expelidas como jactos gémeos.
O fato de os buracos negros supermassivos serem tão comedores bagunceiros significa que eles não apenas produzem gás nas proximidades, mas também injetam grandes quantidades de energia no ambiente. Esta influência estende-se muito para além da vizinhança imediata do buraco negro supermassivo, estendendo-se por centenas de milhares de anos-luz. Isso pode influenciar as galáxias de várias maneiras, incluindo “matando” a formação estelar ativa forçando a saída do gás, que serve como blocos de construção para novos objetos estelares. Assim, compreender o impacto dos buracos negros nas suas galáxias natais é vital para a compreensão da evolução galáctica.
Investigações como esta são cruciais para compreender o quadro completo desta influência.
Um dos buracos negros supermassivos investigados por esta equipe será muito familiar para os fãs de astronomia. Em 2019, o público em geral aprendeu que M87*localizado na galáxia Messier 87 (M87), que fica no aglomerado de Virgem, tornou-se o primeiro buraco negro a ser fotografado pela humanidade graças ao Telescópio Horizonte de Eventos (EHT).
Neste estudo recente, o XRISM ampliou uma região relativamente pequena em torno de M87*, descobrindo a turbulência mais forte já vista num aglomerado de galáxias, ainda mais violenta do que as condições geradas quando os aglomerados de galáxias colidem e se fundem.
“As velocidades são altas perto do buraco negro e diminuem muito rapidamente mais longe”, disse Hannah McCall, membro da equipe e pesquisadora da Universidade de Chicago. “Os movimentos mais rápidos são provavelmente devidos a uma combinação de redemoinhos de turbulência e uma onda de choque de gás que sai, ambos produtos do buraco negro.”
A equipe também investigou o movimento do gás no Aglomerado de galáxias de Perseuo aglomerado mais brilhante em raios X visto da Terra. O brilho deste aglomerado permitiu aos investigadores usar dados XRISM para mapear o movimento do gás tanto em torno do centro do aglomerado como mais longe do seu coração.
Isto revelou o “impulso” dado à velocidade deste gás por um buraco negro supermassivo, bem como o movimento do gás sendo impulsionado por uma fusão contínua entre Perseu e uma cadeia de galáxias.
Isto poderia responder à questão de por que as estrelas não estão tão densamente compactadas nos núcleos dos aglomerados de galáxias como os astrónomos esperam. A equipa teoriza que se a energia do gás em movimento que rastrearam com o XRISM fosse convertida em calor, isso impediria que as nuvens de gás arrefecessem o suficiente para colapsar e dar origem a estrelas.
“Continua a ser uma questão em aberto se este é o único processo de aquecimento em funcionamento, mas os resultados deixam claro que a turbulência é uma componente necessária da troca de energia entre buracos negros supermassivos e os seus ambientes,” disse McCall.
O XRISM continua a recolher dados de raios X que poderão fornecer uma imagem ainda mais clara da relação entre os buracos negros supermassivos e as suas galáxias natais, bem como a forma como esta relação muda à medida que ambos envelhecem e evoluem.
“Com base no que já aprendemos, tenho certeza de que estamos cada vez mais perto de resolver alguns desses quebra-cabeças”, disse Irina Zhuravleva, membro da equipe, da Universidade de Chicago.
