Astrônomos capturam explosão repentina de buraco negro disparando ventos ultrarrápidos

Este enorme buraco negro fica em NGC 3783, uma impressionante galáxia espiral recentemente fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Os astrônomos observaram uma explosão brilhante de raios X saindo do buraco negro e desaparecendo quase imediatamente. À medida que o clarão diminuía, surgiram ventos de alta velocidade, avançando a cerca de um quinto da velocidade da luz.

“Nunca vimos um buraco negro criar ventos tão rapidamente”, diz o investigador principal Liyi Gu da Organização de Investigação Espacial dos Países Baixos (SRON). “Pela primeira vez, vimos como uma explosão rápida de luz de raios X de um buraco negro desencadeia imediatamente ventos ultrarrápidos, com estes ventos a formar-se num único dia.”

Dentro de um núcleo galáctico ativo

Para investigar NGC 3783 e o seu buraco negro central, Gu e a sua equipa utilizaram o XMM-Newton da Agência Espacial Europeia em conjunto com a Missão de Imagem e Espectroscopia de Raios-X (XRISM), uma missão liderada pela JAXA com a participação da ESA e da NASA.

O buraco negro, contendo a massa de cerca de 30 milhões de sóis, consome gás e poeira próximos. Esta atividade alimenta uma zona brilhantemente luminosa e energética no centro da galáxia chamada Núcleo Galáctico Ativo (AGN). Os AGNs emitem luz em todo o espectro eletromagnético e podem lançar fortes jatos e ventos em seus arredores.

“Os AGNs são regiões realmente fascinantes e intensas, e alvos chave tanto para o XMM-Newton como para o XRISM”, observa Matteo Guainazzi, Cientista do Projecto XRISM da ESA e co-autor da descoberta.

“Os ventos em torno deste buraco negro parecem ter sido criados à medida que o campo magnético emaranhado do AGN subitamente se ‘destorceu’ – semelhante às explosões que irrompem do Sol, mas numa escala quase demasiado grande para ser imaginada.”

Ventos de buraco negro que ecoam erupções solares

Os ventos recentemente detectados assemelham-se às ejeções de massa coronal do Sol, explosões poderosas que lançam enormes nuvens de material carregado para o espaço. Esta comparação sugere que, em alguns momentos, um buraco negro supermassivo pode comportar-se de forma semelhante à nossa própria estrela, fazendo com que estes gigantes distantes pareçam um pouco mais familiares.

Um exemplo do mundo real ocorreu em 11 de novembro, quando o Sol produziu uma ejeção de massa coronal após uma intensa erupção. O material expelido durante aquele evento solar disparou a velocidades iniciais de 1.500 km por segundo.

“Os AGNs ventosos também desempenham um grande papel na forma como as suas galáxias hospedeiras evoluem ao longo do tempo e como formam novas estrelas,” afirma Camille Diez, membro da equipa e investigador da ESA.

“Por serem tão influentes, saber mais sobre o magnetismo dos AGNs e como eles provocam ventos como estes é fundamental para compreender a história das galáxias em todo o Universo.”

Dois telescópios trabalhando em uníssono

O XMM-Newton passou mais de 25 anos explorando os ambientes mais quentes e extremos do espaço, enquanto o XRISM tem estudado como a matéria e a energia se movem através do Universo desde o seu lançamento em setembro de 2023.

Juntas, estas missões revelaram este episódio extraordinário e ajudaram os cientistas a compreender a erupção e os ventos resultantes. O XMM-Newton acompanhou a evolução da explosão com o seu Monitor Óptico e mediu o alcance dos ventos utilizando a European Photon Imaging Camera (EPIC). O XRISM detectou as explosões e os ventos com seu instrumento Resolve, que analisou sua velocidade, estrutura e os processos que os lançaram.

“A sua descoberta resulta de uma colaboração bem sucedida, algo que é uma parte central de todas as missões da ESA”, explica o cientista do projecto XMM-Newton da ESA, Erik Kuulkers.

“Ao concentrarem-se num buraco negro supermassivo activo, os dois telescópios encontraram algo que nunca tínhamos visto antes: ventos rápidos, ultra-rápidos, desencadeados por explosões, reminiscentes daqueles que se formam no Sol. De forma emocionante, isto sugere que a física solar e de alta energia pode funcionar de formas surpreendentemente familiares em todo o Universo.”