Astrônomos Brasileiros Medem Pela Primeira Vez 'Disco de Acreção' em Torno de Buraco Negro Supermassivo
Olá leitores e leitoras do BS!
Pois então, no dia de ontem (28/08) foi postado no site
Inovação Tecnológica uma noticia destacando que Astrônomos Brasileiros fizeram
a primeira detecção inequívoca de um Disco de Acreção ao redor de um buraco
negro supermassivo, expandindo assim a compreensão sobre os buracos negros e as
galáxias em que eles se encontram. Entendam melhor essa história pela matéria abaixo.
Sensacional
amigos e amigas, mais um gol da pequena Comunidade Astronômica Brasileira.
Brazilian Space
ESPAÇO
Disco em Torno de Buraco Negro é Medido Pela Primeira
Vez Por Brasileiros
Redação do Site Inovação Tecnológica
28/08/2023
[Imagem: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld]
Desenho artístico de um buraco negro supermassivo com um disco de acréscimo. As anotações mostram um perfil de duplo pico com setas indicando onde se origina cada pico na BLR. |
Disco de Acréscimo
Astrônomos brasileiros fizeram a primeira detecção
inequívoca de um disco de acréscimo - ou disco de acreção - ao redor de um
buraco negro supermassivo. As observações expandem a compreensão sobre os
buracos negros e as galáxias em que eles se encontram.
O feito coube a Denimara dos Santos e Alberto Ardila, do
INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), e Swayamtrupta Panda e Murilo
Marinello, do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA).
Ao olhar para a imagem de uma galáxia, há uma falsa
impressão de serenidade. Mas, na verdade, o centro da maioria das galáxias é um
ambiente turbulento, com um buraco negro supermassivo ativamente engolindo
matéria. E, ao redor desses objetos incompreensivelmente densos, há um disco de
acréscimo em rotação, não apenas alimentando o buraco negro, mas também
emitindo grandes quantidades de energia ao longo de todo o espectro
eletromagnético.
No entanto, é impossível obter imagens diretas dos discos
de acréscimo devido às distâncias extremas e seus tamanhos relativamente
pequenos. Para obter essas imagens, os astrônomos usam os espectros de luz
emitidos de dentro do disco para caracterizar seu tamanho e comportamento.
Usando essa abordagem, a equipe brasileira fez a primeira
detecção de duas linhas de emissão no infravermelho próximo no disco de
acréscimo da galáxia III Zw 002, colocando um novo limite para o tamanho dessas
estruturas.
Linhas de Emissão
As linhas de emissão ocorrem quando um átomo em estado
excitado cai para um nível de energia mais baixo, liberando um fóton nesse
processo. Como cada átomo possui um conjunto único de níveis de energia, a luz
que cada um emite possui um comprimento de onda discreto que funciona como uma impressão
digital, identificando o elemento.
[Imagem: Denimara Dias dos Santos et al. -
10.3847/2041-8213/ace974]
As linhas de emissão geralmente aparecem nos espectros
como riscos verticais finos e nítidos. Mas, no vórtice rodopiante de um disco
de acréscimo, onde o gás excitado está sob a influência gravitacional do buraco
negro supermassivo e se movimenta a velocidades de milhares de quilômetros por
segundo, as linhas de emissão se alargam consideravelmente. A região do disco
de acréscimo onde essas linhas se originam é chamada de região de linhas largas
(ou BLR, do inglês Broad Line Region).
A evidência da existência de um disco de acréscimo pode
ser encontrada em um padrão específico de linhas largas, em uma emissão chamada
perfil de duplo pico. Como o disco está girando, o gás de um lado se afasta do
observador, enquanto o gás do outro lado se move em direção ao observador.
Esses movimentos relativos esticam e comprimem as linhas de emissão em
comprimentos de onda mais longos e mais curtos, respectivamente. O resultado é
uma linha ampliada com dois picos distintos, um originando-se de cada lado do
disco.
Esses perfis de duplo pico são um fenômeno raro, uma vez
que sua ocorrência é limitada a fontes que podem ser observadas quase de
frente. Nas poucas fontes em que foi observado, o duplo pico foi encontrado nas
linhas H-alfa e H-beta - duas linhas de emissão de átomos de hidrogênio que
aparecem na faixa de comprimento de onda visível. Originárias da região interna
da região da BLR, perto do buraco negro supermassivo, essas linhas não fornecem
nenhuma evidência sobre o tamanho do disco de acréscimo na sua totalidade. Mas
observações recentes no infravermelho próximo revelaram a porção externa da
BLR, que nunca tinha sido vista antes.
A equipe brasileira fez então a primeira detecção
inequívoca de dois perfis de duplo pico no infravermelho próximo na BLR de III
Zw 002. A linha Paschen-alfa (hidrogênio) se origina na região BLR interna, e a
linha de O I (oxigênio neutro) tem origem na periferia da BLR, região nunca
observada antes. Estes são os primeiros perfis de duplo pico encontrados no
infravermelho próximo e detectados durante as observações com o espectrógrafo
GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph), instalado no telescópio
Gemini Norte, perto do cume de Maunakea, no Havaí.
[Imagem: International Gemini Observatory/NSF’s
NOIRLab/AURA/J. Pollard]
Geometria do Núcleo Galáctico
Como o GNIRS é capaz de fazer observações simultâneas em
múltiplas bandas de luz, a equipe conseguiu capturar um único espectro limpo e
calibrado de forma consistente, no qual foram revelados vários perfis de duplo
pico. Essas observações não só confirmam a previsão teórica de um disco de
acréscimo, mas também avançam a compreensão dos astrônomos sobre a BLR.
"Pela primeira vez, a detecção de tais perfis de
duplo pico impõe restrições firmes à geometria de uma região que de outra forma
não seria possível resolver," disse Alberto Ardila, membro da equipe.
"E agora temos evidências claras do processo de alimentação e da estrutura
interna de uma galáxia ativa."
Ao comparar essas observações com modelos teóricos
existentes de discos de acréscimo, a equipe conseguiu extrair parâmetros que
fornecem uma imagem mais clara do buraco negro supermassivo e da BLR da galáxia
observada.
O modelo indica que a linha Paschen-alfa se origina em um
raio de 16,77 dias-luz (a distância que a luz percorre em um dia terrestre
medida a partir do buraco negro supermassivo), e a linha de O I se origina em
um raio de 18,86 dias-luz. Também prevê que o raio externo da BLR é de 52,43
dias-luz. O modelo também indica que a BLR da III Zw 002 tem um ângulo de inclinação
de 18 graus em relação aos observadores na Terra, e o buraco negro supermassivo
no seu centro tem entre 400 e 900 milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Os resultados abrem a possibilidade de usar a detecção no
infravermelho próximo para estudar outras galáxias semelhantes.
Bibliografia:
Artigo: First
Observation of a Double-peaked O i Emission in the Near-infrared Spectrum of an
Active Galaxy
Autores:
Denimara Dias dos Santos, Alberto Rodríguez-Ardila, Swayamtrupta Panda, Murilo
Marinello
Revista: The
Astrophysical Journal Letters
Vol.: 953,
Number 1
DOI:
10.3847/2041-8213/ace974
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