Um buraco negro ativo no "Olho de Sauron"

Essa imagem mostra a região central da galáxia espiral NGC 4151, chamada de Olho de Sauron pelos astrônomos devido a sua semelhança com o olho do malevolente personagem da história Senhor dos Anéis. Na pupila do olho, raios-X (em azul) captados pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA são combinados com dados ópticos (em amarelo) mostrando hidrogênio positivamente carregado (H II), dados ópticos esses obtidos com o Telescópio Jacobus Kapteyn em La Palma. A parte vermelha ao redor da pupila mostra hidrogênio neutro detectado pelas observações de rádio feitas com o Very Large Array do NSF. Esse hidrogênio neutro é parte de uma estrutura próxima ao centro da NGC 4151 que tem sido distorcida pelas interações gravitacionais com o resto da galáxia e inclui material que cai em direção ao centro da galáxia. Bolhas amarelas ao redor da elipse vermelha são regiões onde estrelas se formaram recentemente. Um estudo recente tem mostrado que a emissão de raios-X foram causadas provavelmente por uma explosão energizada pelo buraco negro supermassivo localizado na região branca no centro da galáxia. Evidências para essa idéia vêm a partir da elongação dos raios-X se estendendo desde a parte esquerda superior até a porção direita inferior e os detalhes revelados pelo espectro de raios-X. Existem também sinais de interações entre uma fonte central e o gás ao redor, particularmente o arco amarelo de emissão de H II localizado acima e a esquerda do buraco negro. Dois diferentes cenários podem explicar a emissão de raios-X. Uma possibilidade é que o buraco negro central cresceu muito mais rapidamente 25.000 anos atrás (na escala de tempo terrestre) e a radiação do material que está caindo dentro dele foi tão brilhante que arrancou elétrons dos átomos de gás na passagem. Os raios-X foram então emitidos quando os elétrons se recombinaram com esses átomos ionizados. A segunda possibilidade também envolve um substancial influxo de material para dentro do buraco negro em uma época relativamente recente. Nesse segundo cenário, a energia lançada pelo material fluindo para dentro do buraco no disco de crescimento criou um vigoroso fluxo de gás desde a superfície do disco. Esse fluxo de gás aqueceu diretamente o gás em sua passagem chegando a temperaturas que emitem raios-X. Ao menos que o gás esteja confinado em algum lugar ele poderia se expandir para fora dessa região em menos de 100.000 anos. Em ambos cenários, a relativamente pouca quantidade de tempo desde que o último episódio de alta atividade do buraco negro pode implicar que essas explosões ocupem no mínimo 1% da história de vida do buraco negro. A NGC 4151 está localizada a aproximadamente 43 milhões de anos-luz de distância da Terra e é uma das galáxias mais próximas que possui um buraco negro ativamente em crescimento. Devido a essa proximidade, ela oferece uma das melhores chances de estudar a interação entre um buraco negro supermassivo ativo e o gás ao redor da galáxia hospedeira. Essa interação, ou realimentação, é reconhecida como tendo papel chave no crescimento de buracos negros supermassivos e de suas galáxias hospedeiras. Se a emissão de raios-X na NGC 4151 origina do gás quente aquecido pelo fluxo que sai do buraco negro central, essa poderia ser uma forte evidência para a realimentação desde buracos negros ativos para o gás ao redor em escalas galácticas. Isso lembraria as realimentações em escalas maiores observadas em escalas de aglomerados de galáxias, onde buracos negros ativos interagem com o gás ao redor como visto em objetos como o Aglomerado Perseus.

Créditos: Chandra