Jactos “fantasma” assombram buraco negro da Via Láctea

2012-05-30

Esta concepção artística mostra uma vista de perfil da Via Láctea e os recém-descobertos jactos de raios gama estendendo-se a partir do buraco negro central. A lilás, podem ver-se também as previamente descobertas bolhas de raios-gama. As bolhas e os jactos sugerem que o nosso centro galáctico terá sido muito mais activo no passado. Crédito: David A. Aguilar (CfA)
A Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
é uma galáxia
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
muito tranquila quando comparada com outras. As galáxias activas
galáxia activa
Uma galáxia diz-se activa quando emite quantidades excepcionalmente elevadas de energia. São exemplo de galáxias activas as galáxias Seyfert, as radiogaláxias, os quasares e as galáxias com surtos de formação de estrelas (starburst galaxies).
apresentam núcleos muito brilhantes graças a buracos negros
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
que engolem grandes quantidades de matéria, lançando, muitas vezes, jactos de alta energia em direcções opostas. Mas o centro da Via Láctea mostra pouca actividade. No entanto, nem sempre foi assim. Novos indícios de jactos "fantasma" de raios gama
raios gama
Os raios gama são a componente mais energética e mais penetrante de toda a radiação electromagnética. Os fotões gama possuem energias elevadíssimas, tipicamente superiores a 10 keV, às quais correspondem comprimentos de onda inferiores a umas décimas do Ångstrom. Este tipo de radiação é, por exemplo, emitido espontaneamente por núcleos atómicos de algumas substâncias radioactivas.
sugerem que o buraco negro central da Via Láctea terá sido muito mais activo no passado.

"Estes jactos fracos são jactos fantasma ou imagens residuais do que existia há um milhão de anos", explicou Su Meng, astrónomo do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) e autor do artigo publicado no Astrophysical Journal. "Dão força à hipótese de ter existido um núcleo galáctico activo no passado relativamente recente da Via Láctea", acrescentou.

Os dois jactos foram revelados pelo telescópio espacial Fermi, da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
. Estendem-se a partir do centro da galáxia até à distância de 27000 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
, para cima e para baixo do plano galáctico. Esta é a primeira vez que este tipo de jactos é detectado a partir do buraco negro central da Via Láctea. São os únicos com proximidade suficiente para poderem ser resolvidos pelo Fermi.

Os jactos recém-descobertos podem estar relacionados com as misteriosas bolhas de raios-gama que o Fermi detectou em 2010. Estas bolhas também se estendiam por 27000 anos-luz a partir do centro da Via Láctea. No entanto, enquanto as bolhas eram perpendiculares ao plano galáctico, os jactos de raios gama estão inclinados num ângulo de 15 graus. Isto pode reflectir uma inclinação do disco de acreção
disco de acreção
Disco composto por gás e poeira interestelares que pode circundar buracos negros, estrelas de neutrões, variáveis cataclísmicas, ou estrelas em formação.
em redor do buraco negro de grande massa.

"O disco de acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
central pode deformar-se enquanto descreve uma espiral em direcção ao buraco negro, sob a influência da rotação do buraco negro", explicou o co-autor Douglas Finkbeiner, do CFA. "O campo magnético
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
está inserido no disco, portanto, acelera o material do jacto ao longo do eixo de rotação do buraco negro, que pode não estar alinhado com a Via Láctea."

As duas estruturas também se formaram de maneira diferente. Os jactos foram produzidos quando o plasma
plasma
O plasma é um gás completamente ionizado, em que a temperatura é demasiado elevada para que os átomos existam como tal, sendo composto por electrões e núcleos atómicos livres. É chamado o quarto estado da matéria, para além do sólido, líquido e gasoso.
foi expelido do centro da galáxia, seguindo um campo magnético de tipo saca-rolhas que o mantinha firmemente direccionado. As bolhas de raios gama provavelmente foram criadas por um "vento" de matéria quente soprando para fora a partir do disco de acreção do buraco negro. Como consequência, são muito mais amplas que os estreitos jactos.

Tanto os jactos como as bolhas são alimentados pelo Efeito Inverso de Compton. Neste processo, os electrões
electrão
Partícula elementar pertencente à família dos leptões - partículas sujeitas à interacção nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e encontram-se nos átomos de todos os elementos químicos, orbitando à volta do núcleo atómico, que possui carga eléctrica positiva.
movendo-se próximo da velocidade da luz
velocidade da luz
A velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
colidem com luz de baixa energia, como fotões
fotão
O fotão, muitas vezes referido como a partícula de luz, é o quantum do campo electromagnético e é a partícula elementar da radiação electromagnética.
de rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
ou do infravermelho
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
. A colisão aumenta a energia dos fotões para a região correspondente aos raios-gama do espectro electromagnético
espectro electromagnético
O espectro electromagnético é a gama completa de comprimentos de onda da radiação electromagnética. Divide-se usualmente nas bandas dos raios gama, raios-X, ultravioleta, visível, infravermelho, submilímetro, milímetro, microondas (comprimentos de onda da ordem do centímetro) e rádio (comprimentos de onda superiores ao metro).
.

A descoberta deixa em aberto a questão: quando terá a Via Láctea sido activa pela última vez? A idade mínima pode ser calculada dividindo o comprimento de 27 mil anos-luz do jacto de pela sua velocidade aproximada. No entanto, pode ter persistido por muito mais tempo.

"Estes jactos provavelmente cintilaram, acendendo e apagando-se, à medida que o buraco negro de grande massa foi engolindo alternadamente grandes ou pequenas quantidades de matéria ", disse Finkbeiner.

Para o núcleo galáctico voltar a ficar novamente activo, seria preciso um tremendo influxo de matéria. Finkbeiner estima que seria necessária uma nuvem molecular
nuvem molecular
As nuvens moleculares são nebulosas constituídas predominantemente por hidrogénio molecular.
pesando cerca de 10000 vezes mais que o Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
.

E conclui: "Empurrar 10000 sóis para o buraco negro de uma vez faria a festa. Os buracos negros alimentam-se desgovernadamente, de modo que algum desse material iria ser cuspido fornecendo energia aos jactos".

Fonte da notícia: http://www.cfa.harvard.edu/news/2012/pr201216.html