Galáxias ativas são alguns dos objetos mais brilhantes do universo. Essas galáxias enviam explosões massivas de matéria a velocidades próximas à da luz, todas suportadas por matéria que cai no buraco negro supermassivo no centro. Embora todas as galáxias pareçam conter buracos negros supermassivos, nem todas estão ativas – nossa galáxia, a Via Láctea, tem um buraco negro silencioso em seu núcleo. Então o que faz a diferença? Por que algumas galáxias e seus buracos negros se tornam ativos enquanto outras ficam quietas?
Obviamente, pegar uma galáxia normal e convertê-la em uma galáxia ativa não é tão simples quanto acionar um interruptor de luz. A modelagem sugeriu que a ativação do buraco negro central da galáxia (e, portanto, da galáxia como um todo) poderia ser parte do processo de construção galáctica., Que ocorre através da fusão de galáxias menores por meio de colisões. Essas colisões podem enviar gás que flui para a galáxia, criando densidades altas o suficiente no núcleo para ativar o buraco negro. Agora, outro estudo sugere que essas colisões poderiam fechar o buraco negro novamente – tudo depende das especificações da geometria.
Donut perto do buraco
Para entender como isso funciona, você precisa entender o ambiente próximo a um buraco negro. Enquanto muita atenção é dada à atratividade de curvatura da realidade no horizonte de eventos do buraco negro, na realidade tudo que afeta o universo circundante está localizado a uma distância deste local. Lá, a atração gravitacional de um buraco negro regula qualquer material sobreposto em um disco plano que alimenta a matéria no buraco negro chamado de disco de acreção, com o buraco negro em seu centro. Além disso, uma nuvem gasosa circular em forma de bolo alimentou-se mais amplamente neste disco.
Essa organização é necessária para alimentar com eficiência o material no buraco negro. Colisões dentro da precipitação radioativa produzem radiação que empurra toda a matéria para longe. Acredita-se que essa alimentação ativa seja essencial para alimentar os planos que criam galáxias ativas.
Até certo ponto, tudo isso é autorregulado. Empurrando gás suficiente em direção ao centro da galáxia, ele eventualmente formará um donut (mais tecnicamente um anular) e começará a alimentar o gás do buraco negro. Modelos anteriores mostraram que as colisões galácticas são capazes de fazer isso. Todas as galáxias contêm nuvens de gás de densidades variadas ao redor de seus discos. Os distúrbios causados pela colisão têm a capacidade de reorganizar essas nuvens, enviando algumas delas para perto do centro da galáxia, onde a matéria pode ser capturada pela atração gravitacional do buraco negro.
No entanto, isso não acontece em todos os casos, e um grupo de pesquisadores japoneses – Yohei Miki, Masao Mori e Toshihiro Kawaguchi – despertou o interesse de uma série de casos em que sinais recentes de colisões surgiram em galáxias que não estavam ativas. Na verdade, alguns desses indicadores tinham indicações de que o buraco negro havia se acalmado há relativamente pouco tempo, sugerindo que a colisão e o desligamento podem estar relacionados.
Nosso vizinho grande mais próximo, a galáxia de Andrômeda M31, está inativa e também tem uma característica chamada Corrente Gigante do Sul, que parece ser os restos de uma pequena galáxia com a qual colidiu. Como entendemos melhor os detalhes de Andrômeda por causa de sua proximidade e modelamos essa colisão com alguns detalhes, os pesquisadores decidiram observar o efeito que isso poderia ter no buraco negro central.
Cara a cara na colisão
A modelagem mostrou que se a galáxia anã entrasse no núcleo de Andrômeda, ela teria a capacidade de desativar o bolo de gás que alimenta o buraco negro. Se este é ou não o caso, depende da densidade relativa do gás em uma galáxia e do gás em um donut. Enquanto a densidade for maior na próxima galáxia, o toro deve ser desativado. Basicamente, o gás que entra desregulado transferirá parte de seu impulso para o gás que orbita o buraco negro, afastando-o. O resultado é uma bagunça que não consegue alimentar o buraco negro com eficiência.
Os pesquisadores observam que, embora a densidade do gás por si só seja suficiente para sufocar um buraco negro, a engenharia também pode ser importante. Se a galáxia que se aproxima colide com a borda, toda a sua largura passará pela região do buraco negro central de Andrômeda, fornecendo uma força ainda mais perturbadora. Em contraste, se a densidade do gás no centro da galáxia for alta o suficiente, a galáxia que se aproxima não será capaz de desativá-la.
Tudo isso está acontecendo rapidamente, pelo menos da perspectiva das galáxias, e leva cerca de um milhão de anos para silenciar um buraco negro ativo.
Depois de ir além das condições especificadas em Andromeda, os autores usaram médias do número de pequenas galáxias perto de galáxias grandes e a frequência aparente de colisões para calcular a frequência com que uma dessas colisões ocorreu. Eles estimam que uma galáxia típica deve ocorrer aproximadamente a cada cem milhões de anos, em média. Isso é apenas médio. Algumas galáxias energéticas podem demorar mais antes de colidir com a configuração correta.
Os modelos também podem ter um link para eventos perto de casa. Como Andrômeda, o buraco negro central da Via Láctea está calmo atualmente. Os autores observam que um telescópio espacial chamado Gaia recentemente encontrou evidências de uma colisão entre uma pequena galáxia e o núcleo central da Via Láctea (uma colisão que criou uma estrutura improvável chamadaGaia-Enceladus-SausagePortanto, é possível que este evento tenha fechado o buraco negro central da Via Láctea.
Astronomia NaturalDOI: 2021. 10.1038 / s41550-020-01286-9 (Sobre DOIs)