Composição do grupo de galáxias NGC 5813 no espectro visível e em raios-X. Créditos: em raios-X: NASA/CXC/SAO/S. Randall et al.; ótico: SDSS
Um time de astrônomos usou o observatório espacial de raios-X CHANDRA da NASA para mostrar que múltiplas erupções de um buraco negro supermassivo, ao longo de 50 milhões de anos, reorganizaram a paisagem cósmica no centro de um grupo de galáxias.
Os cientistas descobriram a história das erupções do buraco negro supermassivo através do estudo da NGC 5813, um grupo de galáxias situado a cerca de 105 milhões de anos-luz da Terra. Estas observações do Chandra são as mais longas já realizadas sobre um grupo de galáxias, ao longo de mais de uma semana. Os dados do Chandra são vistos aqui nesta composição onde os dados de raios-X do Chandra (em roxo) foram combinados com os dados no espectro visível (em vermelho, verde e azul).
Os grupos de galáxias são parecidos como os seus primos de maior porte, os aglomerados galácticos, mas em vez de hospedarem centenas ou até mesmo milhares de galáxias como os aglomerados, os grupos são normalmente compostos por até 50 galáxias. Similarmente aos aglomerados de galáxias, os grupos galácticos estão envolvidos por quantidades descomunais de gás aquecido que emite na faixa de onda dos raios-X.
O eruptivo buraco negro supermassivo reside na galáxia central do grupo NGC 5813. A rotação deste buraco negro, juntamente com o gás que espirala em queda na sua direção, pode produzir uma torre vertical e entrelaçada de campos magnéticos que arremessam uma grande parte do gás para longe do buraco negro sob a forma de jatos de plasma altamente energéticos e velozes.
Os pesquisadores foram capazes de determinar a duração das erupções do buraco negro ao estudar cavidades (bolhas gigantes) no gás aquecido a milhões de graus da NGC 5813. Estas cavidades são formatadas quando jatos do buraco negro supermassivo geram ondas de choque que empurram o gás para as áreas externas, criando enormes vazios.
Localização das cavidades produzidas pelo buraco negro da galáxia central do grupo de galáxias NGC 5813. Créditos: em raios-X: NASA/CXC/SAO/S. Randall et al.; ótico: SDSS
As últimas observações do Chandra revelam um terceiro par de cavidades, além dos outros dois anteriormente encontrados no grupo galáctico NGC 5813, representando três erupções distintas do buraco negro central. Este é o maior número de pares de cavidades já descoberto em um grupo ou em um aglomerado de galáxias. Semelhante à forma como uma bolha de ar de baixa densidade sobe para a superfície da água, as cavidades gigantes em NGC 5813 tornam-se ‘flutuantes’ e se movem para longe do buraco negro.
Para um melhor entendimento da história das erupções do buraco negro supermassivo, os cientistas estudaram os detalhes dos três pares de cavidades. Descobriram que a quantidade de energia necessária para produzir o par de cavidades mais próximo do buraco negro é inferior à energia produzida necessária para produzir os outros dois pares mais antigos. No entanto, a taxa de produção energética é aproximadamente a mesma para todos os três pares. Isto sugere que a erupção associada ao par interno de cavidades ainda está em andamento.
Cada um dos três pares de cavidades está associado com uma distinta onda de choque, visíveis com as arestas nítidas na imagem de raios-X. Estas frentes de choque, parecidas com os estrondos sônicos de um avião supersônico, aquecem o gás, impedindo que a maioria esfrie e gere um grande número de novas estrelas.
O estudo detalhado das frentes de choque nos mostra que elas são, na realidade, ligeiramente turvas, ao invés de nítidas. Isto pode ser provocado pela turbulência no gás quente. Assumindo este cenário, os autores encontraram uma velocidade turbulenta, ou seja, a velocidade média dos movimentos aleatórios do gás, estimada em aproximadamente 258.000 km/h. Tais constatações são consistentes com as previsões dos modelos teóricos e estimativas com base em observações de raios-X do gás quente em outros grupos e aglomerados galácticos.
NGC 5813 no espectro vísivel pela pesquisa de rastreamento de todo o céu SDSS
Fontes
CHANDRA: NGC 5813: Chandra Finds Evidence for Serial Black Hole Eruptions
NASA: Chandra Finds Evidence for Serial Black Hole Eruptions
Artigo Científico
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