Astrônomos revelam a aparência e a anatomia de um buraco negro

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(Esta é a representação artística mais completa já feita de um buraco negro gigante, que pela primeira vez foi observado desde o infravermelho até os raios gama.[Imagem: NASA/M. Weiss(Chandra X-ray Center)])

Super buraco negro

Uma frota de observatórios e telescópios espaciais, incluindo o XMM-Newton e o Integral, descreveram com um detalhamento nunca antes atingido o que se passa nas proximidades de um buraco negro supermassivo.

O estudo revelou que enormes "projéteis" de gás afastam-se velozmente do "monstro gravitacional".

O buraco negro em estudo fica no coração da galáxia Markarian 509, a 500 milhões de anos-luz. Este buraco negro é colossal, com 300 milhões de vezes a massa do sol, tornando-se cada vez maior à medida que vai se alimentando da matéria ao seu redor.

O Markarian 509 foi escolhido por já se saber que o seu brilho varia, uma indicação de que o fluxo de matéria para o buraco negro é turbulento. A radiação desta região interior desencadeia um fluxo de gás para fora do buraco negro.

Fotografia completa de um buraco negro

O buraco negro foi monitorado durante 100 dias. "O XMM-Newton liderou estas observações em virtude da sua vasta cobertura de raios X, além da câmara de monitoramento óptica," disse Jelle Kaastra, do Instituto SRON, na Holanda, que coordenou a equipe internacional de 26 astrônomos de 21 institutos em quatro continentes que conduziu estas observações.

Além do XMM-Newton e do Integral, da ESA, foram usados o Telescópio Hubble, os satélites da NASA Chandra e Swift, e os telescópios de terra WHT e PARITEL.

Em conjunto, estes instrumentos ofereceram uma cobertura em termos de comprimento de onda sem precedentes: desde o infravermelho, passando pelo visível, ultravioleta, raios X e até à banda dos raios gama.

Durante a campanha de observação, a galáxia superou o previsto: em lugar das flutuações no brilho da ordem dos 25%, a variação saltou para 60% na banda dos raios X, o que indica a ocorrência de uma perturbação maior no escoamento do gás no buraco negro.

Anatomia do buraco negro

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(Galáxia ativa Markarian 509, vista em visível pelo Telescópio Hubble, que pela primeira vez teve sua "cara" e sua anatomia reveladas em uma super campanha de observações astronômicas. [Imagem: NASA/ESA/J. Kriss(STScI)/J. de Plaa(SRON)])

As observações vieram mostrar que o escoamento consiste em projéteis gigantes, ejetados a milhões de quilômetros por hora. Os projéteis são arrancados de um reservatório de matéria, prestes a cair no buraco negro.

A surpresa é que o reservatório está situado a mais de 15 anos-luz do buraco negro. Muito mais distante do que aquilo que os astrônomos julgaram ser possível para o horizonte de eventos.

"A origem deste gás que escapa tem sido tema de discussões em astronomia já há algum tempo," diz Kaastra.

O reservatório de gás empoeirado tem a forma de um biscoito (um anel grosso, ou toroide) que envolve o buraco negro. A matéria entra em espiral na direção do buraco negro, criando um disco de acreção no qual o gás se comporta como a água escoando pelo ralo de uma pia.

Disco de acrecção

As observações mostraram também que o disco de acreção apresenta uma "pele" de gás com uma temperatura de milhões de graus. É daqui que vêm os raios X e raios gama que empurram o gás mais distante para fora.

"Os resultados reforçam a importância de manter observações a longo prazo e campanhas de monitoração para se ganhar uma compreensão mais profunda de objetos astrofísicos variáveis. O XMM-Newton passou por todas as necessárias mudanças organizacionais para permitir estas observações, agora o esforço compensou," disse Norbert Schartel, cientista da ESA para o XMM-Newton.