Resumo:
Durante décadas, a comunidade astronómica ficou intrigada com um profundo mistério no centro das galáxias massivas: uma vez que os poderosos jactos emitidos pelos buracos negros supermassivos aquecem o gás circundante que supostamente serve como "nutrientes", como é que continuam a obter abastecimentos e a manter a "alimentação"? Agora, as últimas imagens observacionais recolhidas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) fornecem a evidência direta mais clara deste processo até agora, marcando um passo marcante para os astrónomos resolverem este mistério.
Esta pesquisa colaborativa internacional publicada no The Astrophysical Journal Letters foi liderada pela Universidade de Montreal, no Canadá, e contou com a participação da Universidade Estadual de Michigan, nos Estados Unidos, e de outras instituições. A equipe de pesquisa voltou-se para NGC 4696, a galáxia elíptica no centro do Aglomerado de Galáxias Centauros, a cerca de 145 milhões de anos-luz de distância da Terra. Este denso aglomerado de galáxias é um excelente laboratório natural para a comunidade astronômica estudar o funcionamento dos núcleos galácticos ativos (AGN).
No centro de quase todas as grandes galáxias esconde-se um buraco negro supermassivo com uma massa de milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol. Quando devoram violentamente a matéria circundante, formam núcleos galácticos ativos e, ao mesmo tempo, liberam jatos de alta energia surpreendentemente poderosos. Estes jatos não só remodelam a galáxia hospedeira e inibem o nascimento de novas estrelas, mas também dominam a evolução de toda a galáxia. No entanto, esta intensa atividade também desencadeia o chamado “paradoxo da alimentação”: o jato aquece continuamente o gás em torno do buraco negro e, em teoria, acabará por cortar completamente o fornecimento de matérias-primas necessárias para o buraco negro sobreviver e crescer.
A principal hipótese académica é que parte do gás aquecido irá arrefecer e condensar-se ao longo do tempo em estruturas filamentosas delgadas e cair de volta para o centro da galáxia, formando assim um ciclo de material "auto-regulado" que permite ao buraco negro reabastecer o seu combustível enquanto destrói o ambiente. Para verificar esta hipótese, a equipa de investigação utilizou o Espectrómetro de Infravermelho Próximo do Telescópio Webb (NIRSpec) para conduzir observações profundas durante quase 8 horas, e rastreou com sucesso o movimento do gás nas profundezas da esfera gravitacional do buraco negro.
No contexto de galáxias que abrangem centenas de milhares de anos-luz, o Telescópio Webb demonstrou um incrível poder de resolução, analisando com precisão estruturas microscópicas numa escala de apenas cerca de 30 anos-luz. Os espectros de observação e as imagens mostram que o vórtice em “forma de S” anteriormente observado no centro é na verdade um disco de gás com um diâmetro de quase 800 anos-luz e girando em alta velocidade em torno do buraco negro. O material no disco se move a uma velocidade de até 600 quilômetros por segundo.
Ainda mais inovador é que o disco giratório está diretamente conectado aos enormes filamentos de gás que se estendem pela galáxia. Os dados mostram claramente que o gás flui para dentro ao longo destes filamentos, que têm centenas de anos-luz de diâmetro e milhares de anos-luz de comprimento, diretamente para o disco de acreção rotativo que alimenta o buraco negro. O campo magnético desempenha um papel fundamental neste processo, retardando a rotação do gás em queda e guiando o material para convergir para dentro. O buraco negro então irrompe em outro jato, permitindo que todo o ciclo autossuficiente continue indefinidamente.
Simulações numéricas computacionais avançadas também confirmaram este modelo a partir de dimensões independentes. O comportamento dinâmico do gás na simulação corresponde muito à cena real capturada pelo telescópio Webb. Os investigadores salientaram que os cálculos teóricos previram originalmente que os campos magnéticos guiariam o gás frio para fluir em direção a buracos negros gigantes. No entanto, com a resolução sem precedentes do Telescópio Webb, este ciclo cósmico que há muito está no papel foi totalmente apresentado aos olhos humanos.
Comentários