Cientistas brasileiros medem a massa ao redor de um buraco negro
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Pela primeira vez, cientistas conseguiram medir a massa ao redor de um buraco negro supermassivo. A equipe, formada por brasileiros do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e do Laboratório Nacional de Astrofísica no Brasil (LNA), obteve as medições do disco de acreção que mede 52 dias-luz.
Buracos negros suparmassivos são os “motores” dos centros ativos de galáxias, como os quasares e os blazares, por exemplo. Ao redor desses buracos negros, há algo chamado “disco de acreção”, formado por plasma que gira em altas velocidades e temperaturas.
O estudo dos discos são fundamentais para maior compreensão sobre os buracos negros e suas galáxias hospedeiras, mas não é fácil medir o plasma giratório. Afinal, trata-se de um ambiente caótico que emite radiação intensa em todos os comprimentos de onda.
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Por outro lado, essa radiação pode ser usada como ferramenta de observação, e foi isso o que a equipe do INPE fez. Eles coletaram os espectros de luz emitidos de dentro do disco de acreção do buraco negro localizado no coração da galáxia III Zw 002, que fica a 1,17 bilhão de anos-luz de distância.
Usando o telescópio Gemini North, operado pelo NOIRLab, eles observaram uma região conhecida como “linha larga”, uma área do disco bem afastada do buraco negro, em contraste com a chamada “linha estreita”. Pense nisso como os anéis de Saturno: alguns deles estão mais próximos do planeta, enquanto outros são mais externos, bem mais afastados da superfície saturniana.
Estudos anteriores obtiveram dados da linha estreita, mas isso não ajuda muito a determinar a largura de um disco de acreção, da mesma forma que o anel mais interno de Saturno não pode ser a única medida para sabermos o tamanho de todos os anéis juntos. Por isso, a equipe brasileira decidiu fazer uma leitura da linha larga.
O resultado da pesquisa foi a primeira detecção de picos duplos — fenômeno causado pela rotação do disco de acreção e os efeitos de desvio para o vermelho e desvio para o azul — na linha larga. Grosso modo, esse efeito faz com que um mesmo elemento apareça duas vezes em cores diferentes.
Digamos que primeira aparição do elemento (hidrogênio, por exemplo) no telescópio seja no lado direito de um disco de acreção girando em sentido anti-horário. Dependendo da inclinação do disco em relação à Terra, este elemento parecerá avermelhado, porque sua velocidade faz com que o comprimento de onda da cor “normal” seja esticado.
Após percorrer o lado de trás do buraco negro, aquelas partículas do elemento aparecerão do lado esquerdo do disco, aproximando-se de nós e, portanto, suas ondas eletromagnéticas são achatadas, e não mais esticadas. Isso faz com que sua cor pareça azulada.
Cada uma dessas emissões (avermelhada e azulada) possui um pico — daí o nome de pico duplo. A equipe brasileira encontrou dois picos duplos na linha larga do buraco negro em III Zw 002: um de hidrogênio e outro de oxigênio, a 18,86 dias-luz e 16,77 dias-luz de distância do buraco negro do buraco negro, respectivamente
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A distância média onde ocorreram essas detecções equivalem a 9.078 Unidades Astronômicas (UA), sendo que 1 UA é a distância média entre a Terra e o Sol. O modelo dos autores prevê que o raio externo da região da linha larga é de 52,43 dias-luz e também indica que essa área tem um ângulo de inclinação de 18 graus em relação aos observadores na Terra.
Por fim, a equipe calcula que o buraco negro supermassivo tem massa entre 400 e 900 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Essas medidas ainda exigirão novos estudos, mas coloca novas (e bem-vindas) restrições para as próximas pesquisas.
O artigo da pesquisa foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.
