Os cientistas estão a aprofundar-se mais do que nunca no “olho da tempestade” que gira em torno dos buracos negros supermassivos. Graças à missão conjunta da Administração Aeronáutica e Espacial do Japão (JAXA)/NASA de Imagens de Raios-X e Espectroscopia (XRISM), há uma investigação sem precedentes sobre a turbulência e a violência em torno destes titãs cósmicos, incluindo um buraco negro que foi fotografado pela primeira vez.
Os astrônomos que usaram o XRISM observaram amostras de buracos negros supermassivos afetando o gás circundante em imagens de raios X anteriores, mas essas amostras não possuíam imagens estáticas dos incríveis processos dinâmicos. Ao medir a energia dos raios X do gás quente, o XRISM fornece uma imagem mais dinâmica do impacto do buraco negro do que antes.
Crítico para esta pesquisa, a ser publicada no final de janeiro de 2026 naturezaque é o XRISM a ser lançado em 2023. O XRISM, operado em parceria com a Agência Espacial Europeia (ESA), é capaz de rastrear as assinaturas químicas do gás quente que rodeia os buracos negros supermassivos e determinar os seus movimentos.
“O XRISM permite-nos distinguir inequivocamente entre movimentos de gás impulsionados por buracos negros e movimentos de gás impulsionados por outros processos cósmicos, o que não era possível antes,” disse Zhang Congyao, co-líder da equipa da Universidade Masaryk.
Buracos negros supermassivos são devoradores do caos
Acredita-se que buracos negros supermassivos, milhões ou até bilhões de vezes a massa do nosso Sol, estejam nos centros de todas as galáxias. A sua enorme influência gravitacional agita o gás, a poeira e até as estrelas próximas ao seu redor, tendo um impacto dramático nas suas galáxias hospedeiras.
Buracos negros supermassivos são normalmente cercados por grandes quantidades de gás e poeira que giram em nuvens planas chamadas discos de acreção. Estes discos transportam gradualmente material em direção ao buraco negro central, mas grandes quantidades de material são direcionadas por poderosos campos magnéticos para os pólos do buraco negro, onde as partículas são aceleradas quase à velocidade da luz e ejetadas em jatos gêmeos.
Na verdade, os buracos negros supermassivos têm esta aparência Comedores aleatórios significam que eles não apenas agitam gases próximos, mas também injetam grandes quantidades de energia ao seu redor. Este efeito estende-se muito além da vizinhança do buraco negro supermassivo, atingindo centenas de milhares de anos-luz de distância. Isto pode afetar as galáxias de várias maneiras, incluindo “matar” a formação estelar ativa, expelindo o gás que é o alicerce de novos objetos estelares. Portanto, compreender o impacto dos buracos negros nas galáxias em que residem é crucial para compreender a evolução das galáxias.
Investigações como esta são fundamentais para compreender toda a extensão deste impacto.
Um dos buracos negros supermassivos que a equipe estudou será muito familiar para os entusiastas da astronomia. Em 2019, o público soube que M87* da galáxia Messier 87 (M87) localizada no aglomerado de Virgem tornou-se O primeiro buraco negro fotografado por humanos Graças ao Telescópio Event Horizon (EHT).
Neste estudo recente, o XRISM ampliou uma região relativamente pequena em torno de M87* e descobriu a turbulência mais forte já vista num aglomerado de galáxias, ainda mais intensa do que as condições criadas 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. “O movimento mais rápido é provavelmente devido a uma combinação de redemoinhos turbulentos e ondas de choque de saída de gás, ambos produtos do buraco negro.”
A equipe também estudou o movimento do gás no aglomerado de galáxias de Perseu, o aglomerado de galáxias mais brilhante em raios X visto da Terra. O brilho do aglomerado permitiu aos pesquisadores usar dados XRISM para mapear o movimento do gás ao redor e para longe do centro do aglomerado.
Isto revela o “impacto” do buraco negro supermassivo na velocidade do gás, bem como o movimento do gás impulsionado pela fusão em curso entre Perseu e a 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 esperavam. A equipa especulou que se a energia do gás em movimento que rastrearam com o XRISM fosse convertida em calor, isso impediria que a nuvem de gás arrefecesse o suficiente para colapsar e formar estrelas.
“Se este é o único processo de aquecimento em funcionamento permanece uma questão em aberto, mas os resultados mostram claramente que a turbulência é um componente necessário da troca de energia entre um buraco negro supermassivo e o seu ambiente,” disse McCall.
O XRISM continua a recolher dados de raios X que podem fornecer uma imagem mais clara da relação entre buracos negros supermassivos e as suas galáxias natais, e como esta relação muda com a idade e a evolução.
“Com base no que 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.
