Em 2020, o telescópio de raios-X eRosita capturou imagens de duas enormes bolhas que se estendem muito acima e abaixo do centro de nossa galáxia. Desde então, os astrônomos vêm discutindo sobre sua origem. Agora, um novo estudo sugere que as bolhas são o resultado de uma poderosa ejeção de um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. O estudo, publicado na revista Nature Astronomy, também mostra que o jato começou a expelir material há cerca de 2,6 milhões de anos e durou cerca de 100.000 anos.
Os resultados da equipe mostram que as bolhas descobertas em 2010 e a neblina - uma neblina de partículas carregadas perto do centro da galáxia - foram formadas pelo mesmo fluxo de energia do buraco negro supermassivo. O estudo foi realizado pela Universidade Nacional Tsing Hua em colaboração com a UM e a Universidade de Wisconsin.
Precisamos entender como os buracos negros interagem com as galáxias em que estão dentro, porque essa interação permite que os buracos negros cresçam de maneira controlada, não fora de controle, diz o astrônomo da UM Mateusz Ruszkowski, coautor do estudo. Se você acredita na bolha de Fermi ou no modelo eRosita impulsionado por buracos negros supermassivos, pode começar a responder a essas perguntas profundas.
Existem dois modelos concorrentes que explicam essas bolhas, chamadas bolhas de Fermi e bolhas eRosita, em homenagem aos telescópios que as observaram.
A primeira sugere que o fluxo é causado pela formação de estrelas nucleares, na qual uma estrela explode em uma supernova e ejeta matéria. O segundo modelo, apoiado pelas descobertas dos cientistas, sugere que esses fluxos são causados pela energia ejetada de um buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia.
Essas ejeções de buracos negros ocorrem quando o material se move em direção ao buraco negro, mas nunca cruza o horizonte de eventos do buraco negro. Como parte desse material é expelido de volta ao espaço, os buracos negros não crescem fora de controle. Mas a energia ejetada pelo buraco negro desloca o material próximo ao buraco negro, criando grandes bolhas.
As próprias estruturas têm 11 kiloparsecs de altura. Um parsec é igual a 3,26 anos-luz, que é cerca de três vezes a distância que a luz percorre em um ano. As estruturas têm, portanto, quase 36.000 anos-luz de diâmetro.
Para comparação, a Via Láctea tem um diâmetro de 30 kiloparsecs, e nosso sistema solar está a cerca de 8 kiloparsecs do centro da galáxia. As bolhas eRosita têm aproximadamente o dobro do tamanho das bolhas de Fermi e são expandidas por uma onda de energia ou onda de choque empurrada pelas bolhas de Fermi, dizem os pesquisadores.
Os astrônomos estão interessados em observar as bolhas eRosita, em parte porque elas se originam em nossa galáxia e não em outras. Nossa proximidade com os fluxos significa que os astrônomos podem coletar grandes quantidades de dados, dizem os cientistas. Os dados podem dizer aos astrônomos quanta energia existe no jato do buraco negro, quanto tempo essa energia foi injetada e de que material as bolhas são feitas.
Não apenas podemos descartar o modelo de formação estelar, mas também podemos ajustar os parâmetros necessários para criar as mesmas imagens, ou algo muito semelhante à realidade, dentro desse modelo de buraco negro supermassivo, dizem os cientistas. Podemos limitar melhor certas coisas, como quanta energia foi bombeada, o que está dentro dessas bolhas e por quanto tempo a energia foi injetada para criar essas bolhas.
O que eles têm dentro? Raios cósmicos, uma forma de radiação de alta energia. As bolhas eRosita encerram as bolhas Fermi cujo conteúdo é desconhecido. Mas os modelos dos pesquisadores podem prever o número de raios cósmicos dentro de cada uma das estruturas. A injeção de energia do buraco negro inflava bolhas, e a própria energia estava na forma de energia cinética, térmica e cósmica de raios. Destas formas de energia, a missão Fermi só foi capaz de detectar um sinal de raios gama de raios cósmicos.
Nossa simulação é única porque leva em consideração a interação entre os raios cósmicos e o gás dentro da Via Láctea. Os raios cósmicos injetados por jatos de buracos negros se expandem e formam bolhas de Fermi que brilham em raios gama, dizem os astrônomos.
A mesma explosão empurra o gás para longe do centro galáctico e forma uma onda de choque que é observada como bolhas de eRosita. A nova observação de bolhas eRosita nos permitiu limitar com mais precisão a duração da atividade dos buracos negros e entender melhor a história de nossa própria galáxia.
O modelo dos pesquisadores descarta a teoria da formação de estrelas nucleares porque a duração típica da formação de estrelas nucleares e, portanto, o período de tempo durante o qual a formação de estrelas introduz energia de formação de bolhas é de cerca de 10 milhões de anos.
Os astrônomos usaram dados da missão eRosita, do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, do Observatório Planck e da Sonda de Anisotropia de Microondas Wilkinson.
O estudo foi publicado na Nature Astronomy.
2022-03-11 10:22:54
Autor: Vitalii Babkin