Nota de Imprensa

Buraco negro alimentado por dilúvio intergaláctico frio

8 de Junho de 2016

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma equipa internacional de astrónomos foi testemunha de um evento meteorológico cósmico nunca antes observado — um enxame de enormes nuvens de gás intergaláctico “chovendo” sobre um buraco negro supermassivo situado no centro de uma enorme galáxia a um milhar de milhões de anos-luz de distância da Terra. Os resultados deste trabalho serão publicados na revista Nature a 9 de junho de 2016.

Novas observações ALMA mostram a primeira evidência direta de que nuvens densas frias podem coalescer a partir de gás intergaláctico quente e mergulhar no coração de uma galáxia, alimentando o seu buraco negro supermassivo central. Estas observações mudaram o modo como os astrónomos pensavam que os buracos negros se alimentavam, num processo chamado acreção.

Anteriormente os astrónomos pensavam que, nas galáxias maiores, os buracos negros supermassivos tinham uma dieta lenta e contínua de gás quente ionizado vindo do halo da galáxia. As novas observações ALMA mostram que, quando as condições meteorológicas intergalácticas são as certas, os buracos negros podem igualmente “engolir” uma enorme quantidade de nuvens gigantes caóticas de gás molecular muito frio.

“Embora tenha havido uma predição teórica importante em anos recentes, esta é a primeira evidência observacional inequívoca de uma chuva caótica e fria, que alimenta um buraco negro supermassivo,” disse Grant Tremblay, um astrónomo da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut, EUA, antigo bolseiro do ESO e autor principal do novo artigo científico que descreve estes resultados. “É entusiasmante pensar que podemos estar efectivamente a observar uma tempestade, cobrindo toda a galáxia, que alimenta um buraco negro cuja massa é cerca de 300 milhões de vezes a do Sol.”

Tremblay e a sua equipa utilizaram o ALMA para observar o enxame invulgarmente brilhante de cerca de 50 galáxias, colectivamente chamadas Abell 2597. No seu centro situa-se uma galáxia elíptica massiva chamada, de forma descritiva, Galáxia Mais Brilhante do Enxame Abell 2597. Banhando o espaço entre estas galáxias, no interior do enxame, encontra-se uma atmosfera difusa de gás quente ionizado, o qual tinha sido anteriormente observado com o Observatório de raios X Chandra da NASA.

“Este gás muito quente pode arrefecer rapidamente, condensar e precipitar, do mesmo modo que ar quente e húmido na atmosfera terrestre pode dar origem a nuvens de chuva e precipitação,” disse Tremblay. “As nuvens recentemente condensadas “chovem” depois na galáxia, dando origem a formação estelar e alimentando o seu buraco negro supermassivo.”

Os investigadores descobriram perto do centro desta galáxia o seguinte cenário: três nodos massivos de gás frio que se aproximam do buraco negro supermassivo, situado no centro da galáxia, a cerca de um milhão de quilómetros por hora. Cada nuvem destas contém tanta matéria como um milhão de Sóis e apresenta uma dimensão de dezenas de anos-luz.

Normalmente, objetos nesta escala de grandezas são difíceis de distinguir a estas distâncias cósmicas, mesmo com a enorme resolução do ALMA. No entanto, a observação destas nuvens deve-se às “sombras” de milhares de milhões de anos-luz de comprimentos que projetam em direção da Terra [1].

Dados adicionais do National Science Foundation´s Very Long Baseline Array indicam que as nuvens de gás observadas pelo ALMA estão a apenas cerca de 300 anos-luz de distância do buraco negro central, ou seja, estão praticamente prontas a ser “devoradas”, em termos astronómicos.

Apesar do ALMA ter apenas conseguido detectar três nuvens de gás frio perto do buraco negro, os astrónomos pensam que podem existir milhares destes objetos na vizinhança, preparando-se o buraco negro a receber uma “chuvada” contínua, que poderá alimentar a sua atividade durante um longo período de tempo.

Os astrónomos planeiam agora procurar estas “tempestades” noutras galáxias, de modo a determinarem se tal meteorologia cósmica é tão comum como as atuais teorias sugerem.

Notas

[1] Estas sombras formam-se quando as nuvens opacas de gás em queda bloqueiam uma parte da brilhante radiação de fundo emitida no milímetro por electrões que espiralam em torno de campos magnéticos muito próximos do buraco negro central supermassivo.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, de Grant R. Tremblay et al., que será publicado na revista Nature a 9 de junho de 2016.

A equipa é composta por Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, EUA; ESO, Garching, Alemanha), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Instituto Holandês de Rádio Astronomia, Dwingeloo, Holanda; Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Universidade de Investigação PSL, College de France, CNRS, Universidade de Sorbonne, Paris, França), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, Universidade de Investigação PSL, College de France, CNRS, Universidade de Sorbonne, Paris, França), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Canadá; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, EUA), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, EUA), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, EUA), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, EUA), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Canadá), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, Reino Unido; ESO, Garching, Alemanha), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & Space Research, MIT, Cambridge, Massachusetts, EUA), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Reino Unido), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, EUA), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, México; ESO, Garching, Alemanha), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Reino Unido), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, EUA), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Reino Unido), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, Universidade de Investigação PSL, College de France, CNRS, Universidade de Sorbonne, Paris, França) , Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, EUA), Anaëlle Maury (Laboratoire AIMParis-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, Universidade de Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, França), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Reino Unido), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, EUA), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, EUA), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Alemanha) e Michael Wise (ASTRON, Instituto Holandês de Rádio Astronomia, Dwingeloo, Holanda).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre o ESO,  a Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Ilha Formosa (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Ilha Formosa e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI).

A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório ALMA (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, gestão e operação do ALMA.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1618, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.