o telescópio espacial Hubble é como um cachorro velho que constantemente ensina novos truques à comunidade astronômica. Ao longo de seus quase trinta anos de operação, revelou dados vitais sobre a expansão do Universo, sua idade, a Via Láctea, buracos negros supermassivos (SMBHs), outros sistemas estelares e exoplanetas e os planetas do Sistema Solar .
Mais recentemente, uma equipe internacional de pesquisadores que usavam o Hubble fez uma descoberta que não era apenas fascinante, mas totalmente inesperada. No coração da galáxia espiral NGC 3147, eles avistaram um disco fino e rodopiante de gás precariamente próximo a um buraco de fundo com cerca de 250 milhões de massas solares. A descoberta foi uma surpresa completa, uma vez que o buraco negro era considerado pequeno demais para ter uma estrutura em torno dele.
Localizado a aproximadamente 130 milhões de anos-luz da Terra, o NGC 3147 é uma galáxia espiral com uma SMBH relativamente pequena em seu núcleo. As coisas
Como Stefano Bianchi - pesquisador da Università
“Esta é uma espiada intrigante em um disco muito próximo a um buraco negro, tão próximo que as velocidades e a intensidade da atração gravitacional estão afetando a aparência dos fótons da luz. Não podemos entender os dados, a menos que incluamos as teorias da relatividade. ”
Em galáxias menores como o NGC 3147, não deveria haver material capturado gravitacionalmente o suficiente para alimentar regularmente suas SMBHs - tornando-as efetivamente “buracos negros desnutridos”. Como tal, é provável que a pequena quantidade de material que ele consome infla e forme um toro em forma de rosca, em vez de achatar em um disco fino.
Portanto, foi bastante surpreendente ver um disco circundando o buraco negro na NGC 3147 que se assemelha aos mais poderosos encontrados em torno de SMBHs muito maiores no centro de galáxias extremamente ativas. Como Ari Laor, do Instituto de Tecnologia Technion-Israel, explicou:
"Achamos que esse era o melhor candidato para confirmar que, abaixo de certas luminosidades, o disco de acreção não existe mais. O que vimos foi algo completamente inesperado. Encontramos gás em movimento produzindo características que só podemos explicar como sendo produzidas por material que gira em um disco fino muito próximo ao buraco negro. ”
Essas observações foram particularmente surpreendentes, pois a equipe de pesquisa selecionou inicialmente o NGC 3147 para validar modelos aceitos de galáxias. Esses modelos prevêem que os discos de acreção se formem quando o gás é capturado por uma atração gravitacional das SMBHs. À medida que os discos ganham velocidade a partir da velocidade rotatonal do buraco negro, eles começam a emitir luz intensa, produzindo um núcleo nuclear conhecido como quasar.
No entanto, uma vez que menos material é puxado para o disco, ele começa a quebrar e fica mais fraco. Quando a equipe olhou para o NGC 3147, esperava ver uma galáxia ativa de baixa luminosidade com um buraco negro desnutrido. Como Bianchi explicou:
“O tipo de disco que vemos é um quasar reduzido que não esperávamos existir. É o mesmo tipo de disco que vemos em objetos que são 1.000 ou até 100.000 vezes mais luminosos. As previsões dos modelos atuais de dinâmica de gás em galáxias ativas muito fracas claramente falharam. ”
Como observado, como o disco está tão profundamente incorporado no intenso campo gravitacional do buraco negro, a luz do disco de gás é modificada de acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Essa teoria descreve como a curvatura do espaço-tempo é alterada na presença de um campo gravitacional, que pode até afetar o comportamento da luz (descrito pela Teoria da Relatividade Especial de Einstein).
Com base em suas observações com o Espectrógrafo de Imagem de Telescópio Espacial Hubble (STIS), a equipe determinou que o material no disco estava se movendo a mais de 10% da velocidade da luz. A essas velocidades extremas, o material no disco parecia brilhar ao viajar para a Terra de um lado e escurecer à medida que se afastava do outro (um efeito conhecido como raio relativístico).
As observações do Hubble também mostraram que o gás está tão incorporado no poço gravitacional do buraco negro que o comprimento de onda da luz está sendo esticado, fazendo com que pareça mais vermelho. Graças à resolução nítida do STIS, a equipe conseguiu isolar a luz fraca proveniente da região do buraco negro e bloquear a luz contaminante. Como Chiaberge disse:
"Sem o Hubble, não poderíamos ver isso porque a região do buraco negro tem uma baixa luminosidade. As luminosidades das estrelas na galáxia ofuscam qualquer coisa no núcleo. Então, se você observar do chão, é dominado pelo brilho das estrelas, que afoga a fraca emissão do núcleo. ”
A equipe espera aproveitar essa descoberta mais recente usando o Hubble para procurar discos compactos similares em torno de buracos negros de baixa luminosidade. Se bem-sucedidas, as descobertas resultantes fornecerão aos astrônomos oportunidades adicionais para ver a relatividade em ação.
O estudo que descreve as observações da equipe apareceu recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
