Um ou dois buracos negros? Nuvens de poeira podem explicar características intrigantes dos núcleos galácticos ativos

Ilustração do aspecto de um núcleo galáctico ativo. O disco de acreção produz a luz brilhante no centro. A região de linha ampla está logo acima do disco de acreção e perde-se no brilho. As nuvens de poeira são direcionadas para cima devido à intensa radiação.
Crédito: Peter Z. Harrington

Investigadores da UCSC (Universidade da Califórnia em Santa Cruz) pensam que nuvens de poeira, em vez de buracos negros gêmeos, podem explicar as características encontradas em NGAs (núcleos galácticos ativos). A equipa publicou os seus resultados na edição de 14 de junho da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias grandes têm um NGA, uma pequena região central brilhante alimentada por matéria que espirala na direção de um buraco negro supermassivo. Quando estes buracos negros engolem vigorosamente a matéria, são cercados por gás quente e veloz que a que se dá o nome "região de linha ampla" (porque as linhas espectrais dessa região são ampliadas pelo movimento rápido do gás).

A emissão deste gás é uma das melhores fontes de informação sobre a massa do buraco negro central e sobre o seu crescimento. A natureza deste gás é, no entanto, mal compreendida; em particular, há menos emissão do que o esperado para gás que se move a certas velocidades. A quebra de modelos simples levou alguns astrofísicos a pensar que muitos NGAs podem ter não apenas um, mas dois buracos negros.

A nova análise é liderada por Martin Gaskell, investigador associado em astronomia e astrofísica da UCSC. Em vez de invocar dois buracos negros, explica grande parte da aparente complexidade e variabilidade das emissões da região de linha ampla como o resultado de pequenas nuvens de poeira que podem obscurecer parcialmente as regiões mais internas dos NGAs.

Gaskell comenta: "Nós mostramos que muitas das misteriosas propriedades dos núcleos galácticos ativos podem ser explicadas por estas pequenas nuvens de poeira, que provocam mudanças no que observamos."

O coautor Peter Harrington, estudante da UCSC, explicou que o gás que espirala em direção ao buraco negro central de uma galáxia forma um "disco de acreção" achatado e o gás superaquecido no disco de acreção emite radiação térmica intensa. Alguma dessa luz é "reprocessada" (absorvida e reemitida) por hidrogênio e outros gases que circulam acima do disco de acreção na região de linha ampla. Para cima e além, encontra-se uma região de poeira.

"Assim que a poeira atravessa um certo limite, é submetida à forte radiação do disco de acreção," acrescenta Harrington. Os autores pensam que esta radiação é tão intensa que afasta a poeira do disco, resultando num fluxo irregular de nuvens de poeira que começam na orla externa da região de linha ampla.

As nuvens de poeira tornam a luz emitida mais tênue e avermelhada, assim como a atmosfera da Terra faz com que o Sol pareça mais fraco e avermelhado ao pôr-do-Sol. Gaskell e Harrington desenvolveram um software informático para modelar os efeitos dessas nuvens de poeira nas observações da região de linha ampla.

Os dois cientistas também mostram que, ao incluírem nuvens de poeira no seu modelo, este pode replicar muitas características da emissão da região de linha ampla que há muito tempo intrigam os astrofísicos. Em vez de o gás ter uma distribuição assimétrica e variável, difícil de explicar, encontra-se simplesmente num disco uniforme, simétrico e turbulento em torno do buraco negro. As aparentes assimetrias e mudanças são devidas a nuvens de poeira que passam em frente da região de linha ampla e que fazem com que as regiões atrás pareçam mais fracas e vermelhas.

"Achamos que é uma explicação muito mais natural das assimetrias e mudanças do que outras teorias mais exóticas, como buracos negros binários, invocadas para as explicar," realça Gaskell. "A nossa explicação permite-nos manter a simplicidade do modelo NGA padrão da matéria que espirala para um único buraco negro."

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE