Um buraco negro supermassivo ativo é uma das maiores maravilhas do cosmos. O objeto denso e invisível, cuja massa pode ser milhares de milhões de vezes a do nosso Sol, está rodeado por um enorme disco giratório e um toro de matéria que queima com luz à medida que espirala em direção ao centro do buraco negro. Mas quão grandes eles ficam estruturas?
Pela primeira vez, a detecção inequívoca de luz infravermelha próxima revelou a periferia de um disco de acreção massivo que circunda um buraco negro supermassivo centenas de milhões de vezes a massa do Sol numa galáxia chamada III Zw 002, localizada a 1,17 mil milhões de anos-luz. ausente.
Estas descobertas, lideradas pela astrônoma Denimara Díaz dos Santos, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais do Brasil, revelaram um disco de acreção a cerca de 52 dias-luz do buraco negro. Esta medição fornecerá uma melhor compreensão de como os buracos negros gigantes são alimentados.
A matéria em torno de um buraco negro é difícil de reconstruir. Apesar do seu tamanho e do brilho do material circundante, a distância entre nós e a sua galáxia significa que ainda são demasiado pequenos para discernir muitos detalhes. Incapaz de obter imagens diretas da matéria, a luz capturada da galáxia circundante é analisada em busca de assinaturas específicas que indicam a presença de um disco de acreção.
Um desses sinais é o chamado pico duplo no espectro de radiação. Isso acontece como resultado da rotação. Emissão é a luz emitida quando um átomo excitado perde energia, essa energia se manifesta na forma de um brilho, cujo comprimento de onda depende do elemento do átomo. Agora imagine o disco de acreção ao redor do buraco negro como um disco em um toca-discos. Parte do disco se move em sua direção, a outra parte se afasta de você. A parte do disco que se move em nossa direção empurra a luz para que os comprimentos de onda sejam encurtados, enquanto a parte que se afasta de nós os estica. Isto significa que a radiação de um determinado elemento aparece em dois comprimentos de onda, criando um pico duplo no espectro.
Picos duplos em torno de buracos negros supermassivos já foram detectados antes, mas as detecções anteriores vieram de um ponto relativamente próximo do buraco negro, conhecido como região de linha estreita. Isto não fornece muitas informações sobre a extensão total do disco de acréscimo.
Díaz dos Santos e os seus colegas encontraram dois picos duplos – e ambos não eram da região da linha estreita, mas muito mais distantes do buraco negro, na chamada região da linha larga do disco de acreção. Esta é a primeira detecção de picos duplos na região da linha larga e a primeira detecção de picos duplos com um instrumento de infravermelho próximo. “Encontrar esses perfis de pico duplo pela primeira vez impõe fortes restrições à geometria de uma região que não pode ser determinada de outra forma”, diz o astrofísico Alberto Rodríguez-Ardila, do Laboratório Nacional de Astrofísica do Brasil. “E agora temos evidências claras do processo de alimentação e da estrutura interna de uma galáxia ativa”.
O primeiro pico duplo, da parte interna da região da linha larga, pertencia ao hidrogênio. As simulações sugerem que estava a 16,77 dias-luz de distância do buraco negro. O segundo oxigênio detectado veio da periferia da região, a aproximadamente 18,86 dias-luz do buraco negro. As simulações também sugerem que a região da linha larga se estende até um raio de 52,43 dias-luz a partir do buraco negro. Isto é 9,078 unidades astronômicas. Para efeito de comparação, Plutão está a 40 UA do Sol.
Isso parece enorme, e para nós é, mas é consistente com as tentativas de medir o tamanho dos discos de acreção usando os ecos de luz que refletem na borda interna do toro, um tamanho que os pesquisadores chamam de “compacto” em seu artigo. A equipa continuará a observar a galáxia para ver se o seu comportamento atual corresponde às suas previsões.
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