2855: ALMA observa fluxos contra-intuitivos em torno de buraco negro

CIÊNCIA

Impressão de artista do coração da galáxia NGC 1068, que alberga um buraco negro que se alimenta activamente, escondido por trás de uma nuvem de gás e poeira em forma de anel. O ALMA descobriu dois fluxos gasosos em contra-rotação em torno do buraco negro. As cores na imagem representam o movimento do gás: o azul é material que se move na nossa direcção, o vermelho é material que se afasta de nós.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

No centro de uma galáxia chamada NGC 1068, um buraco negro super-massivo esconde-se dentro uma espessa nuvem de poeira e gás em forma de anel. Quando os astrónomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar esta nuvem em mais detalhe, fizeram uma descoberta inesperada que poderá explicar porque é que os buracos negros super-massivos cresceram tão depressa no início do Universo.

“Graças à espectacular resolução do ALMA, medimos o movimento do gás nas órbitas mais interiores em redor do buraco negro,” explica Violette Impellizzeri do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), que trabalha com o ALMA no Chile e é a autora principal de um artigo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Surpreendentemente, encontrámos dois discos de gás girando em direcções opostas.”

Os buracos negros super-massivos já existiam quando o Universo era jovem, apenas mil milhões de anos após o Big Bang. Mas exactamente como estes objectos extremos, cujas massas atingem milhares de milhões de vezes a massa do Sol, tiveram tempo para crescer tanto, é uma questão importante entre os astrónomos. Esta nova descoberta do ALMA pode fornecer uma pista. “Os fluxos de gás contra-giratórios são instáveis, o que significa que as nuvens caem no buraco negro mais depressa do que num disco com uma única direcção de rotação,” disse Impellizzeri. “Esta pode ser uma maneira pela qual um buraco negro cresce rapidamente.”

NGC 1068 (também conhecida como Messier 77) é uma galáxia espiral a aproximadamente 47 milhões de anos-luz da Terra na direcção da constelação de Baleia. No seu centro está um núcleo galáctico activo, um buraco negro super-massivo que se alimenta activamente de um disco giratório e fino de gás e poeira, também conhecido como disco de acreção.

Observações anteriores do ALMA revelaram que o buraco negro está a engolir material e a expelir gás a velocidades incrivelmente altas. Este gás expelido do disco de acreção provavelmente contribui para ocultar a região em redor do buraco negro dos telescópios ópticos.

Impellizzeri e a sua equipa usaram a incrível capacidade de ampliação do ALMA para observar o gás molecular em redor do buraco negro. Inesperadamente, encontraram dois discos de gás contra-giratórios. O disco interno mede 2-4 anos-luz e segue a rotação da galáxia, ao passo que o disco externo (também conhecido como toro) mede 4-22 anos-luz e gira na direcção oposta.

“Não esperávamos ver isto porque o gás que entra no buraco negro normalmente gira apenas numa direcção,” disse Impellizzeri. “Algo deve ter perturbado o fluxo, porque é impossível que uma parte do disco comece a girar para trás sozinha.”

A contra-rotação não é um fenómeno invulgar no espaço. “Vemos isto em galáxias, geralmente a milhares de anos-luz dos seus centros galácticos,” explicou o co-autor Jack Gallimore da Universidade Bucknell, em Lewisburg, no estado norte-americano da Pensilvânia. “A contra-rotação resulta sempre da colisão ou interacção entre duas galáxias. O que torna este resultado notável é que vemos contra-rotação a uma escala muito menor, a dezenas de anos-luz em vez de a milhares de anos-luz do buraco negro central.”

Os astrónomos pensam que o fluxo oposto em NGC 1068 pode ser provocado por nuvens de gás que caíram da galáxia hospedeira, ou por uma pequena galáxia, que passava numa órbita contrária, capturada no disco.

De momento, o disco externo parece estar numa órbita estável em redor do disco interno. “Isto vai mudar quando o disco externo começar a cair no disco interno, o que poderá ocorrer após algumas órbitas ou algumas centenas de milhares de anos. Os fluxos giratórios do gás vão colidir e tornar-se instáveis, e os discos vão provavelmente colapsar num evento luminoso quando o gás molecular cair no buraco negro. Infelizmente, não estaremos cá para testemunhar estes fogos-de-artifício,” concluiu Gallimore.

Astronomia On-line
18 de Outubro de 2019