Composição do grupo de galáxias NGC 5813 no visível e em raios-X.
Crédito: raios-X: NASA/CXC/SAO/S. Randall et al.; ótico: SDSS
Os astrónomos usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA para mostrar que várias erupções de um buraco negro supermassivo, ao longo de 50 milhões de anos, reorganizou a paisagem cósmica no centro de um grupo de galáxias.
Os cientistas descobriram esta história de erupções do buraco negro através do estudo de NGC 5813, um grupo de galáxias a cerca de 105 milhões de anos-luz da Terra. Estas observações do Chandra são as mais longas já obtidas para um grupo de galáxias, com a duração de pouco mais de uma semana. Os dados do Chandra são vistos aqui nesta composição onde os raios-X do Chandra (roxo) foram combinados com dados no visível (vermelho, verde e azul).
Os grupos galácticos são como os seus primos maiores, os enxames galácticos, mas em vez de albergarem centenas ou até mesmo milhares de galáxias como os enxames, os grupos são normalmente compostos por 50 galáxias ou menos. Tal como os enxames de galáxias, os grupos de galáxias estão envolvidos em quantidades gigantescas de gás quente que emite raios-X.
O buraco negro supermassivo em erupção está localizado na galáxia central de NGC 5813. A rotação do buraco negro, juntamente com o gás que espirala na sua direção, pode produzir uma torre vertical e enrolada de campos magnéticos que arremessam uma grande fração do gás para longe da vizinhança do buraco negro sob a forma de jatos altamente energéticos e velozes.
Os investigadores foram capazes de determinar a duração das erupções do buraco negro ao estudar cavidades, ou bolhas gigantes, no gás de NGC 5813 que tem vários milhões de graus. Estas cavidades são esculpidas quando jatos do buraco negro supermassivo geram ondas de choque que empurram o gás para fora e criam enormes buracos.
As últimas observações do Chandra revelam um terceiro par de cavidades, além de outros dois que já tinham sido anteriormente descobertos em NGC 5813, representando três erupções distintas do buraco negro central. Este é número mais alto de pares de cavidades já descoberto num grupo ou num enxame de galáxias. Semelhante à forma como uma bolha de ar de baixa densidade sobe para a superfície da água, as cavidades gigantes em NGC 5813 tornam-se "flutuantes" e afastam-se do buraco negro.
Para melhor compreender a história das erupções do buraco negro, os investigadores estudaram os detalhes dos três pares de cavidades. Descobriram que a quantidade de energia necessária para produzir o par de cavidades mais próximas do buraco negro é inferior à energia produzida necessária para produzir os outros dois pares mais antigos. No entanto, a taxa de produção energética é aproximadamente a mesma para todos os três pares. Isto indica que a erupção associada com o par interior de cavidades está ainda a ocorrer.
Cada um dos três pares de cavidades está associado com uma frente de choque, visível como as arestas nítidas na imagem de raios-X. Estas frentes de choque, parecidas com estrondos sónicos de um avião supersónico, aquecem o gás, impedindo com que a maioria arrefeça e forme um grande número de estrelas novas.
O estudo detalhado das frentes de choque revela que são, na realidade, ligeiramente turvos em vez de nítidos. Isto pode ser provocado pela turbulência no gás quente. Assumindo que este é o caso, os autores descobriram uma velocidade turbulenta - isto é, a velocidade média dos movimentos aleatórios do gás - de aproximadamente 258.000 km/h. Isto é consistente com as previsões dos modelos teóricos e estimativas com base em observações de raios-X do gás quente noutros grupos e enxames.
O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 1 junho da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.
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