Doutoranda do INPE participa de estudo sobre as primeiras observações de região que "nutre" um buraco negro no centro de uma galáxia

Ao olhar para a imagem de uma galáxia, pode-se ter a falsa impressão que essas estruturas são bastante serenas. Mas, na verdade, o centro de muitas galáxias é um ambiente turbulento, com um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente. Na órbita desses objetos incompreensivelmente densos se encontra um disco de acréscimo formado pelo gás que alimenta o buraco negro e que emite grandes quantidades de energia ao longo de todo o espectro eletromagnético.

No entanto, é impossível obter imagens diretas dos discos de acréscimo, devido às distâncias extremas entre um observador na Terra e as galáxias que os hospedam e devido aos seus tamanhos relativamente pequenos. Para obter essas imagens, os astrônomos usam os espectros de luz emitidos de dentro do disco para caracterizar seu tamanho e comportamento.

Foi dessa forma que a estudante de doutorado do Programa de Pós Graduação de Astrofísica do INPE, Denimara Dias dos Santos, sob a orientação de Alberto Rodríguez Ardila e em colaboração com Swayamtrupta Panda e Murilo Marinello, do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), fez a primeira detecção inequívoca de um disco de acréscimo ao redor de um buraco negro supermassivo na galáxia III Zw 002. Essas observações expandem a compreensão dos astrônomos sobre os fascinantes buracos negros e as galáxias em que se encontram.

Para confirmar a presença de um disco em acréscimo em III Zw 002, os pesquisadores procuraram por um padrão específico nas linhas largas em emissão originadas no disco, chamadas de perfil de pico duplo. Como o disco está girando, o gás de um lado se afasta do observador, enquanto o gás do outro lado se move em direção ao observador. Esses movimentos relativos esticam e comprimem as linhas de emissão em comprimentos de onda mais longos e mais curtos, respectivamente. O resultado é uma linha ampliada com dois picos distintos, originando-se de cada lado do disco girando rapidamente.

Desenho artístico de um buraco negro supermassivo com um disco de acréscimo orbitando-o. As anotações mostram um perfil hipotético de duplo pico com setas indicando onde se origina cada pico na BLR. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

A equipe brasileira fez a primeira detecção inequívoca de dois perfis de pico duplo no infravermelho próximo na região de linhas largas de III Zw 002. A  linha de Paschen-alfa (hidrogênio) se origina na região interna da região da linha larga, e a linha de O I (oxigênio neutro) tem origem na periferia da região da linha larga, região nunca observada antes. Esses são os primeiros perfis de pico duplo encontrados no infravermelho próximo, e surgiram inesperadamente durante observações com o Espectrógrafo Infravermelho do Gemini (GNIRS, por sua sigla em inglês).

O telescópio Gemini Norte, localizado perto do cume de Maunakea, no Havaí, com suas portas de ventilação abertas enquanto se prepara para observações noturnas. Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/AURA/J da NSF. Pollard.

Essas observações não só confirmam a presença teorizada de um disco de acreção (disco de matéria circundante ao objeto central que captura a matéria), mas também avançam a compreensão dos astrônomos sobre a região da linha larga. “Pela primeira vez, a detecção de tais perfis de pico duplo impõe restrições firmes à geometria de uma região que de outra forma não seria possível resolver”, disse Rodriguez-Ardila. “E agora temos evidências claras do processo de alimentação e da estrutura interna de uma galáxia ativa.” Ao comparar essas observações com modelos de disco existentes, a equipe conseguiu extrair parâmetros que fornecem uma imagem mais clara do buraco negro supermassivo e da região da linha larga do III Zw 002.

Texto original por: FENSKE, Josie. Accretion Disks: How Big Are They Really?
Disponível em: https://noirlab.edu/public/blog/accretion-disks/

Traduzido por: Giuliana Capistrano (LNA).
Adaptado por: Alberto Rodríguez Ardila.

Link de acesso para o artigo, na íntegra:
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ace974

Créditos: Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Astrofísica do INPE-MCTI.

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