Buraco negro super-maciço

XMM-Newton leva os astrônomos até a bor­da de um buraco negro

27 de maio de 2009

Usando os novos dados coletados pelo obser­vatório espacial da ESA XMM-Newton, os astrô­nomos conseguiram chegar mais perto do que nunca de um buraco negro super-maciço que fica lá no fundo do centro de uma galáxia ativa distante.
 
A galáxia – conhecida como 1H0707-495 – foi observada durante quatro órbitas de 48 horas cada do XMM-Newton
em torno da Terra, a partir de janeiro de 2008. Pensava-se que o buraco negro em seu centro estivesse parcialmente obscurecido por nuvens intermediárias de gás e poeira, mas essas observações atuais revelaram as mais distantes profundezas da galáxia.

“Agora podemos começar a mapear a região imediatamente em volta do buraco negro”, comentou Andrew Fabian, da Universidade e Cambridge, que chefiou as observações e análises.

Quando a matéria despenca para dentro de um buraco negro super-macicço, são produzidos raios X. Os raios X iluminam e são refletidos pela matéria antes de sua eventual acreção. Os átomos de ferro no fluxo gravam as características linhas de ferro na luz refletida. Essas linhas de ferro são distorcidas de várias formas características: elas são afetadas pela velocidade dos átomos de ferro em órbitas, pela energia necessária para que os raios X escapem do campo gravitacional do buraco negro, e pela rotação do buraco negro. Todas essas características mostram aos astrônomos que eles estão rastreando matéria em um raio igual ao dobro do raio do próprio buraco negro.  
 

	“O buraco negro está engolindo o equivalente a duasTerras por hora”.

O XMM-Newton
detectou duas características de brilho da emissão de ferro nos raios X refletidos que nunca antes tinham sido vistos juntas em uma galáxia ativa. Essas carac­terísticas de brilho são conhecidas como as linhas L e K do ferro e só podem ser tão brilhantes se houver uma grande abundância de ferro. Ver ambas nessa galáxia sugere que seu núcleo é muito mais rico em ferro do que o resto da galáxia.

A emissão direta de raios X varia em brilho com o tempo.
Durante a observação, a linha L do ferro estava brilhante o suficiente para que sua variação fosse acom­panhada.
 
 

O XMM-Newton

Uma meticulosa análise estatística dos dados revelou uma defasagem de 30 segundos entre as mudanças na luz em raios X observada diretamente e a vista a partir da reflexão pelo disco. Esse retardo no eco permitiu a medição do ta­manho da região refletiva, o que leva a uma massa esti­mada entre 3 a 5 milhões de massas solares para o buraco negro.

As observações das linhas de ferro também revelaram que o buraco negro está girando muito rapidamente e engolindo matéria de modo tão rapido que chega ao limite de sua capacidade teórica de absorver matéria, devorando o equivalente a duas Terras por hora.

A equipe continua a rastrear a galáxia usando sua nova técnica. Ainda há muita coisa para estudar. Longe de ser um processo contínuo, como a água escor­rendo por um dreno, um buraco negro é um comilão desastrado. “A acreção é um processo muito tumultuado por causa dos campos magnéticos envolvidos”, explica Fabian.

A nova técnica permitirá aos astrônomos mapear o processo em toda sua gloriosa complexidade, levando-os a regiões jamais vistas na própria borda deste e de outros buracos negro super-macicços.
 
O artigo “The detection of Broad Iron K and L line emission in the Narrow-Line
Seyfert 1 Galaxy 1H0707-495 using XMM-Newton”, de A. Fabian et al. será publicado amanhã na Nature.