Os pontos azuis neste campo de galáxias, conhecido como campo COSMOS, mostram galáxias que contêm buracos negros supermassivos que emitem raios-X de alta energia. Credits: NASA/JPL-Caltech. Imagem em tamanho maior
Buracos negros supermassivos no Universo são como um coro estridente cantando na língua de raios-X. Quando os buracos negros puxam matéria circundante, eles soltam poderosas explosões de raios-X. Esta canção de raios-X, vinda de um coro de milhões de buracos negros, preenche todo o céu – um fenômeno que os astrônomos chamam o fundo cósmico de raios-X.
A missão Chandra da NASA conseguiu identificar muitos dos chamados buracos negros ativos que contribuem para este fundo de raios-X, mas saber quais deles soltaram raios-X de alta energia – aqueles que tem “vozes” com alta-frequência – têm permanecido uma incógnita.
Novos dados do NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array, ou NUSTAR, pela primeira vez, começou a identificar um grande número de buracos negros “cantando” em raios-X de alta energia. Ou, em linguagem astronômica, o NUSTAR tem feito progressos significativos na resolução do fundo de raios-X de alta energia.
“Passamos de uma resolução de apenas dois por cento do fundo de raios-X de alta energia para 35 por cento”, disse Fiona Harrison, o investigador principal do NUSTAR no Caltech, em Pasadena e principal autor de um novo estudo que descreve os achados em uma próximo edição do The Astrophysical Journal. “Podemos ver os buracos negros mais obscurecidos, escondidos em gás de espessura e poeira.”
Os resultados acabarão por ajudar os astrônomos a entender como os padrões de alimentação dos buracos negros supermassivos mudar ao longo do tempo. Este é um fator chave para o crescimento não só de buracos negros, mas também das galáxias que os hospedam. O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea está adormecido agora, mas, em algum momento no passado, ele também teria desviado gás e aumentado de tamanho.
A medida que os buracos negros crescem, a sua gravidade intensa puxa matéria para eles. A matéria se aquece a temperaturas escaldantes e as partículas se impulsionam à velocidade da luz. Juntos, esses processos fazem com que o ambiente de buracos negros brilhem com raios-X. Um buraco negro supermassivo com uma oferta abundante de combustível ou gás, vai criar mais raios-X de alta energia.
NUSTAR é o primeiro telescópio capaz de focalizar os raios-X de alta energia em imagens nítidas.
“Antes do NUSTAR, o fundo de raios-X em altas energias era apenas um borrão sem fontes”, disse Harrison. “Para desvendar o que está acontecendo, você tem de identificar e contar as fontes individuais dos raios-X.”
“Sabíamos que este coro cósmico tinha um forte componente de alta-frequência, mas ainda não sabemos se se trata de um coro de pequenos cantores, tranquilos, ou alguns com grandes tenores,” disse o co-autor Daniel Stern, cientistas do projeto NUSTAR no Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia. “Agora, graças a NUSTAR, estamos ganhando um melhor entendimento dos buracos negros e começando a abordar estas questões.”
Raios-X de alta energia podem revelar o que está em torno dos buracos negros supermassivo que, de outra maneira, são difíceis de ver. Da mesma forma que os raios X médicos podem viajar através de sua pele para revelar imagens de ossos, NUSTAR pode ver através do gás e poeira em torno de buracos negros, para obter uma visão mais profunda do que está acontecendo lá dentro.
Com imagem mais completas do NUSTAR das populações de buracos negros supermassivos, os astrônomos podem começar a montar o quebra-cabeça de como eles evoluem e se modificam ao longo do tempo. Quando eles iniciam e param sua alimentação? Qual é a distribuição do gás e poeira que tanto alimenta e esconder os buracos negros?
A equipe espera entender mais do fundo de raios-X de alta energia ao longo do tempo com NUSTAR – e melhor decifrar as vozes do coro de raios-X do nosso universo.