O Telescópio Espacial James Webb (JWST) capturou a imagem mais nítida até agora do ambiente que rodeia um buraco negro supermassivo, oferecendo uma nova compreensão fundamental de como estes motores cósmicos crescem. As observações, focadas na galáxia Circinus, a 14 milhões de anos-luz de distância, revelam que o intenso brilho infravermelho anteriormente atribuído a fluxos poderosos, na verdade, origina-se de um disco denso de gás e poeira que espirala para dentro do buraco negro. Esta descoberta desafia suposições de longa data sobre como funcionam os buracos negros activos e o seu papel na evolução das galáxias.
Revelando o funcionamento interno do buraco negro
Durante décadas, os astrônomos acreditaram que grande parte da radiação infravermelha perto de buracos negros ativos vinha de material sendo violentamente ejetado para fora. No entanto, as imagens infravermelhas de alta resolução do JWST mostraram agora que a fonte dominante desta energia é um disco achatado de poeira quente e gás que alimenta diretamente o buraco negro. Este disco, conhecido como toro, compreende aproximadamente 87% da emissão infravermelha observada.
A equipe, liderada por Enrique Lopez-Rodriguez, da Universidade da Carolina do Sul, usou um modo especializado de alto contraste no JWST, duplicando efetivamente o poder de resolução do telescópio de 6,5 para 13 metros. Isto permitiu-lhes isolar e mapear estruturas no centro da galáxia que estavam anteriormente escondidas pela poeira circundante. O resultado: uma visão detalhada do disco de acreção do buraco negro, que atua como reservatório primário de material atraído para dentro.
Desafiando modelos antigos
Os telescópios anteriores não tinham resolução para distinguir entre a luz emitida pelo disco de acreção, o toro empoeirado e os fluxos de saída, misturando-os numa única fonte não resolvida. A capacidade do JWST de separar esses componentes é transformadora. Apenas cerca de 1% da emissão infravermelha provém de um fluxo fraco, indicando que os fluxos de saída dos buracos negros desempenham um papel menor no orçamento global de energia em comparação com o material que entra. Os 12% restantes provêm de poeira mais distante, aquecida pela radiação do buraco negro.
Implicações para a evolução da galáxia
Compreender o crescimento do buraco negro é fundamental para compreender como as galáxias evoluem. À medida que os buracos negros se alimentam, podem libertar uma energia tremenda, que suprime ou estimula a formação de estrelas e molda a estrutura geral da galáxia. Ao separar claramente o material que cai para dentro da poeira que é empurrada para fora, estas novas observações fornecem uma visão crítica deste processo.
“Precisamos de uma amostra estatística de buracos negros, talvez uma dúzia ou duas dúzias, para compreender como a massa nos seus discos de acreção e os seus fluxos se relacionam com a sua potência,” explicou Lopez-Rodriguez.
A equipa de investigação planeia aplicar esta técnica a outros buracos negros próximos, com o objetivo de construir uma imagem abrangente de como estes gigantes cósmicos crescem e influenciam as suas galáxias hospedeiras. Acredita-se que o toro empoeirado observado em Circinus seja comum entre os buracos negros ativos, tornando este um passo vital para desvendar os mistérios da evolução da galáxia.
