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Cientistas encontram vento soprando do buraco negro da nossa Via Láctea após meio século de pesquisa: ‘Aí está’
Depois de pesquisar durante 50 anos, os astrónomos finalmente descobriram evidências de ventos poderosos soprando de Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro supermassivo no coração da nossa galáxia. A descoberta representa um aprofundamento da nossa compreensão da física em jogo tanto em torno dos buracos negros supermassivos como no coração da Via Láctea.
Os cientistas há muito propõem que buracos negros produzem energia à medida que consomem matéria que empurra o material para longe de sua vizinhança, um processo que foi apelidado de “ventos de buraco negro”. Isso se aplica até mesmo a Sgr A*que existe com uma dieta de gás e poeira tão escassa. Para um ser humano, o equivalente seria consumir um grão de arroz a cada milhão anos.
O problema é que os cientistas não conseguiram recolher provas de ventos de buracos negros que sopram no coração do Via Láctea, resultando num mistério que persiste na astronomia há cerca de meio século – isto é, até agora.
“A menos que um buraco negro exista em um vácuo perfeito, ele deve soprar um vento de alguma forma. E não existe vácuo perfeito no universo”, disse Mark Gorski, co-líder da equipe e pesquisador da Northwestern University. disse em um comunicado. “Com novas observações, esta é a primeira vez que tivemos uma visão suficientemente limpa para ver a marca do vento. Analisámos os dados e dissemos: ‘Aí está. Aí está aquilo que todos procuram há 50 anos.'”
Ver os ventos do buraco negro está longe de ser uma brisa
Os cientistas já sabem há algum tempo que a alimentação dos buracos negros lança poderosos fluxos de material ao seu redor, incluindo jatos e ventos. Os ventos são causados quando a matéria que cai no buraco negro é acelerada até perto da velocidade da luz, gerando uma pressão que empurra o material que cai para longe. Isso já foi visto antes em buracos negros que se alimentam vorazmente, mas não no Sgr A* que mal se alimenta. O seu escasso consumo de material e o facto de ser obscurecido pelo plano da Via Láctea do nosso ponto de vista dificultaram o rastreio deste vento.
A colega de Gorski no noroeste e colíder da equipe, Lena Murchikova, destacou que os cientistas foram os primeiros a detectar gás molecular muito próximo de Sgr A* alimentando o buraco negro supermassivo. Isso torna Sgr A* tranquilizadoramente semelhante a outros buracos negros supermassivos.
“O vento não é poderoso e a sua direção provavelmente varia com o tempo. Isso mostra que o nosso buraco negro não é único e que o nosso lugar no Universo não é único”, acrescentou Murchikova. “Para observar o nosso próprio buraco negro, temos que olhar através do plano da nossa galáxia. Isso significa que temos que olhar através do gás, da poeira e das estruturas ionizadas, e não é possível ver através de tudo isso facilmente.”
Para enfrentar estas dificuldades, a equipa recorreu a cinco anos de observações profundas do coração da Via Láctea recolhidas pelo Matriz Milimétrica/Submilimétrica Grande Atacama (ALMA), 66 antenas de rádio localizadas no norte do Chile. Isto proporcionou a imagem mais nítida até agora do gás molecular frio com cerca de 3 anos-luz de Sgr A*. Um aspecto destas observações que surpreendeu os cientistas foi uma cavidade em forma de cone com três anos-luz de comprimento nesta nuvem de gás frio. Eles raciocinaram que esta cavidade deve ter sido limpa por gás mais quente num vento de buraco negro que varreu a região, empurrando o gás frio para a frente ou aquecendo o gás frio.
“Se você soprar material quente do buraco negro, ele não vai querer existir com o material frio”, disse Gorski. “Isso vai empurrar o material frio para fora ou aquecê-lo. E, se estiver muito quente, você não verá mais o gás frio.”
A região em torno de Sgr A* está repleta de estrelas — e as estrelas também sopram ventos de material a partir delas — mas a equipa conclui que estes ventos estelares não transportariam energia suficiente para esculpir uma cavidade tão grande.
“É uma enorme ausência de material. Calculámos quanta energia foi necessária para criar esta cavidade. É mais do que pode ser fornecido pelas estrelas naquela área,” explicou Gorski. “Basicamente, tem de haver entrada do buraco negro supermassivo. E, se seguirmos a forma do cone, ele está apontado diretamente para o buraco negro.”
Para verificar novamente os seus resultados, os cientistas recorreram a observações da mesma região feitas pelo satélite da NASA. Telescópio espacial de raios X Chandra.
“Alegações excepcionais exigem provas excepcionais”, disse Gorski. “Queríamos ter certeza de que não estávamos apenas olhando para algum tipo de artefato de imagem. Então, a imagem de raios X do Chandra se encaixou perfeitamente. As características moleculares se alinharam.”
Isto apoiou os resultados do ALMA ao revelar emissões de raios X provenientes da localização da cavidade no gás frio.
“Quando você encontra algo que ninguém viu antes, o primeiro pensamento que passa pela sua mente não é ‘Oh meu Deus, fizemos uma descoberta'”, disse Murchikova. “É ‘Oh meu Deus, o que há de errado com minha análise?’ Mas quando sobrepusemos a nossa imagem com a imagem de raios X, começou a fazer sentido.”
Embora os resultados da equipe confirmem que Sgr A* é extremamente silencioso em comparação com os buracos negros supermassivos que ficam em regiões brilhantes e turbulentas de outras galáxias chamadas núcleos galácticos ativos (AGN), o vento deste buraco negro não é desleixado. Na verdade, os cientistas pensam que ela existe há cerca de 20.000 anos.
“A maioria das outras galáxias passam a maior parte das suas vidas num estado onde não são particularmente ativas”, disse Murchikova. “Mas só podemos vê-los quando estão na fase de fogos de artifício. É muito atraente estudar buracos negros quando estão na fase de fogos de artifício, mas esse não é realmente o seu estado dominante. “Sgr A* finalmente nos dá uma janela para a vida de um buraco negro neste estado silencioso.”
A pesquisa da equipe foi publicada na quinta-feira (4 de junho) em As cartas do jornal astrofísico.
