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Hubble data última grande refeição do buraco negro da Via Láctea


A luz de vários quasares distantes atravessa a secção norte das Bolhas de Fermi - um fluxo de gás expelido pelo buraco negro supermassivo da nossa Via Láctea. Na inserção em baixo: a medição do gás que se move na direção da Terra e na direção oposta, indicando que o material viaja a grande velocidade. O Hubble também observou luz de quasares que passaram fora da bolha norte. Inserção de cima: o gás no percurso de luz de um destes quasares não se move nem na direção da Terra nem na direção oposta. Este gás está no disco da Via Láctea e não partilha as mesmas características do material estudado dentro da bolha.
Crédito: NASA, ESA e Z. Levy (STScI)


O buraco negro supermassivo no centro da nossa Galáxia, a Via Láctea, há muito que não tem um bom repasto. O Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriu que o buraco negro teve a sua última grande refeição há cerca de 6 milhões de anos atrás, quando consumiu um grande aglomerado de gás em queda. "Cheio" graças a este prato principal, o buraco negro expeliu a "comida" restante, uma bolha colossal de gás com uma massa equivalente a milhões de sóis, que agora flutua acima e abaixo do centro da nossa Galáxia.

As estruturas gigantes, chamadas Bolhas de Fermi, foram descobertas pela primeira vez em 2010 pelo Telescópio Espacial de Raios-Gama Fermi da NASA. Mas observações recentes da bolha norte, pelo Hubble, ajudaram os astrônomos a determinar uma idade mais precisa das bolhas e a sua origem.

"Pela primeira vez, nós traçamos o movimento do gás frio através de uma das bolhas, o que nos permitiu mapear a velocidade do gás e determinar quando é que as bolhas se formaram," comenta Rongmon Bordoloi do MIT (Massachusetts Institute of Technology, em português Instituto de Tecnologia de Massachusetts) em Cambridge, EUA. "O que descobrimos é que um evento muito forte e energético teve lugar há 6-9 milhões de anos atrás. Pode ter sido uma nuvem de gás fluindo para o buraco negro, que disparou jatos de matéria, formando os lóbulos gémeos de gás quente vistos em observações de raios-X e raios-gama. Desde então, o buraco negro tem comido apenas lanches pequenos."

O novo estudo vem no seguimento de observações anteriores do Hubble que atribuíram às bolhas a idade de 2 milhões de anos.

Um buraco negro é uma região compacta e densa do espaço com um campo gravitacional tão intenso que nem a matéria nem a luz lhe consegue escapar. O buraco negro supermassivo no centro da nossa Galáxia comprimiu a massa de 4,5 mil milhões de estrelas parecidas com o Sol numa região muito pequena do espaço.

O material que se aproxima demasiado do buraco negro é capturado na sua poderosa gravidade e espirala em redor do objeto exótico até que, eventualmente, cai para o seu interior. Alguma da matéria, no entanto, fica tão quente que escapa ao longo do eixo de rotação do buraco negro, criando um fluxo que se prolonga bem para cima e para baixo do plano de uma galáxia.

As conclusões da equipa têm por base observações do instrumento COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble, que analisou a luz ultravioleta de 47 quasares distantes. Os quasares são os núcleos brilhantes de galáxias ativas distantes.

Impressa na luz dos quasares, à medida que esta passa através da bolha da Via Láctea, está informação sobre a velocidade, composição e temperatura do gás no interior da bolha em expansão.

As observações do COS determinaram que a temperatura do gás na bolha ronda os 9800 graus Celsius. Mesmo a essas temperaturas quentes, este gás é muito mais frio do que a maioria do gás superquente no fluxo exterior, visto em raios-gama, com 10 milhões de graus Celsius. O gás mais frio visto pelo COS pode ser gás interestelar do disco da nossa Galáxia que está a ser "varrido" e arrastado para o fluxo superquente. O COS também identificou o silício e o carbono como dois dos elementos varridos pela nuvem gasosa. Estes elementos comuns podem ser encontrados na maioria das galáxias e representam os restos fósseis da evolução estelar.

O gás frio corre através da bolha a cerca de 3,2 milhões de quilômetros por hora. Ao mapear o movimento do gás em toda a estrutura, os astrônomos estimaram que a massa mínima do gás frio arrastado, em ambas as bolhas, é equivalente a 2 milhões de sóis. A orla da bolha norte estende-se 23.000 anos-luz acima da Via Láctea.

"Nós já tínhamos traçado os fluxos exteriores de outras galáxias, mas nunca tínhamos conseguido mapear o movimento do gás," comenta Bordoloi. "A única razão pela qual o conseguimos fazer aqui é porque estamos dentro da Via Láctea. Este ponto de vista dá-nos um lugar na primeira fila para mapear a estrutura cinemática do fluxo exterior da Via Láctea."

As novas observações pelo COS expandem as descobertas de um estudo de 2015 pelo Hubble e pela mesma equipa, na qual os astrônomos analisaram a luz de um quasar que perfurou a base da bolha.

"Os dados do Hubble abrem uma janela inteiramente nova sobre as Bolhas de Fermi," comenta o coautor Andrew Fox do STScI em Baltimore, no estado norte-americano de Marylan. "Antes, sabíamos que eram grandes e quanta radiação emitiam; agora sabemos quão depressa se movem e que elementos químicos contêm. É um importante passo em frente."

O estudo do Hubble também fornece uma verificação independente das bolhas e da sua origem, detetadas em observações de raios-X e raios-gama.

"Esta observação seria quase impossível de fazer a partir do solo porque precisamos de espectroscopia ultravioleta para detetar as impressões digitais destes elementos, o que só pode ser feito a partir do espaço," salienta Bordoloi. "Só o COS tem a cobertura de comprimento de onda, a sensibilidade e a cobertura de resolução espectral para fazer esta observação."

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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