Um investigador da Universidade do Estado do Michigan, nos EUA, observou raios X provenientes de um buraco negro utilizando o telescópio de raios X Chandra da NASA.
Uma vista da galáxia de Andrómeda no visível e uma vista melhorada, com zoom, usando o XMM-Newton e o telescópio Chandra. Crédito: SDSS, XMM-Newton, Observatório de raios X Chandra, recolhido via Aladin
"Todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo, mas a natureza exata da relação entre os dois ainda é misteriosa", disse Stephen DiKerby, investigador associado de física e astronomia. "Depois de analisar os dados [do telescópio Chandra], tive um arrepio, porque percebi que estava a ver os raios X de um buraco negro supermassivo a piscar".
Os buracos negros têm uma mística, uma aura. São os monstros invisíveis do Universo, mas os cientistas de todo o mundo não se intimidam perante estes colossos. Aceitam-nos como laboratórios de investigação em física e astronomia.
Os buracos negros supermassivos são objetos com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, comprimidos num espaço tão pequeno que nem a luz consegue escapar. O material que cai na gravidade intensa do buraco negro pode aquecer até temperaturas extremas.
Os raios X do ambiente próximo de buracos negros supermassivos podem ser observados com telescópios como o Observatório de Raios X Chandra, que orbita a Terra.
DiKerby, que também é membro do Observatório de Neutrinos IceCube, e os seus colaboradores examinaram 15 anos de dados recolhidos pelo Chandra. Depois, juntaram um registo dos raios X produzidos por um buraco negro supermassivo na galáxia de Andrómeda chamado M31*.
A sua investigação permite compreender a relação única entre uma galáxia e o seu buraco negro. Este facto é fundamental para compreender como o Universo se desenvolveu nos últimos 14 mil milhões de anos. Os resultados das suas análises foram recentemente publicados na revista The Astrophysical Journal.
Tudo começou com uma linha "de migalhas de pão" de neutrinos
A história não começa com os buracos negros, mas com os neutrinos - partículas minúsculas e eletricamente neutras que atravessam o espaço em direção à Terra. DiKerby e os seus colegas do IceCube seguem os neutrinos como um rasto de migalhas de pão através do espaço para obterem uma melhor compreensão do funcionamento dos sistemas mais extremos do Universo. Os neutrinos podem ser produzidos pelos ambientes próximos de buracos negros supermassivos como o de M31*.
"O Chandra tem uma resolução espacial tão fina que consegue distinguir a emissão de raios X de M31* de três outras fontes de raios X que se aglomeram à sua volta no núcleo de Andrómeda. É o único telescópio que consegue fazer isto", disse DiKerby. "Conseguimos reconstruir a imagem - ampliar e melhorar como numa série policial de televisão - para separar a emissão e medir apenas os raios X de M31* e não os das outras fontes".
Fotões piscantes iluminam o buraco negro
Dados de raios X recolhidos pelo telescópio Chandra no centro de M31, destacando as quatro fontes nucleares - S1, SSS, N1 e P2. P2 corresponde à posição do buraco negro supermassivo no centro da galáxia de Andrómeda. Crédito: DiKerby, Zhang, e Irwin 2025, The Astrophysical Journal
Os investigadores determinaram que M31* tem estado num estado elevado desde 2006, quando ejetou um dramático sinal de raios X. Descobriram também que M31* sofreu outra erupção de raios X em 2013, antes de se fixar no estado pós-2006. Este achado alinha-se com uma descoberta recente do IceCube que ligou as erupções relacionadas com neutrinos noutra galáxia com o seu supermassivo negro. Estes resultados mostram como as observações de buracos negros supermassivos próximos podem revelar prováveis janelas temporais para emissões de neutrinos.
O seu trabalho utilizou as posições precisas de quatro fontes de raios X no núcleo da galáxia de Andrómeda - S1, SSS, N1 e P2 - para identificar a localização do buraco negro supermassivo em P2.
DiKerby compara o rastreio do brilho em raios X destes objetos a medir, na linha de fundo, a intensidade de quatro velas tremeluzentes no extremo oposto de um estádio de futebol. Com a resolução do telescópio Chandra, a equipa pôde diferenciar os dados para isolar cada um dos objetos vizinhos.
Este trabalho só é possível graças às capacidades de observação únicas do Chandra. Apesar de continuar a funcionar bem, o telescópio está em risco de perder financiamento. A proposta de um telescópio da próxima geração, AXIS, ainda está na fase inicial de desenvolvimento e só estará operacional na década de 2030.
"Se o Chandra for desativado, o recurso para fazer estas observações de resolução fina desaparecerá para sempre", disse DiKerby. "É vital manter estas capacidades e planear a próxima geração de telescópios".
DiKerby espera que este artigo científico motive as pessoas a continuar a analisar os dados de M31*. O telescópio Chandra precisa de continuar em funcionamento enquanto se planeia o desenvolvimento de futuros telescópios.
"Quero que continuemos a observar o sistema, que continuemos a observar estas erupções e que continuemos a escrever a história dos buracos negros supermassivos", disse.
Astronomia OnLine
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