Hubble observa directamente o disco em torno de um Buraco Negro

Esta imagem mostra um quasar ampliado gravitacionalmente por uma galáxia no pano da frente, que pode ser vista como uma forma ténue em torno das duas imagens brilhantes do quasar.
Crédito: NASA, ESA e J.A. Muñoz (Universidade de Valência)
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Uma equipa de cientistas usou o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para observar um disco de acreção de um quasar - um brilhante disco de matéria que está lentamente a ser sugada para o buraco negro central da sua galáxia. O seu estudo faz uso de uma nova técnica que usa lentes gravitacionais para dar um grande aumento de poder ao telescópio. A incrível precisão do método permitiu aos astrónomos medir directamente o tamanho do disco e traçar a temperatura ao longo de partes diferentes do disco. Estas observações mostram um nível de precisão equivalente a avistar grãos individuais de poeira na superfície da Lua.

Embora os próprios buracos negros sejam invisíveis, as forças que libertam provocam alguns dos fenómenos mais brilhantes do Universo. Os quasares - diminutivo para objectos quasi-estelares - são discos brilhantes de matéria que orbitam buracos negros supermassivos, aquecendo e emitindo radiação extremamente brilhante à medida que o fazem.

"O disco de acreção no quasar tem um tamanho normal de alguns dias-luz, ou aproximadamente 100 mil milhões de quilómetros de diâmetro, mas situam-se a milhares de milhões de anos-luz de distância. Isto significa que o seu tamanho aparente, quando visto da Terra, é tão pequeno que provavelmente nunca teríamos um telescópio suficientemente poderoso para ver a sua estrutura directamente," explica Jose Muñoz, o líder científico deste estudo.

Até agora, o pequeníssimo tamanho aparente dos quasares significava que a maioria do nosso conhecimento da sua estrutura interna era baseada em extrapolações teóricas, e não através de observações directas.
 

Este diagrama mostra como o Hubble é capaz de observar um quasar, um disco brilhante de matéria em torno de um distante buraco negro, embora este esteja normalmente demasiado longínquo para ver sem ajuda de lentes gravitacionais.
Crédito: NASA, ESA
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A equipa usou por isso um método inovador de estudar o quasar: usando as estrelas numa galáxia interveniente, como um microscópio, para observar características no disco do quasar que de outro modo seriam demasiado pequenas de observar. À medida que estas estrelas se movem em frente da luz do quasar, os efeitos gravitacionais ampliam a luz de diferentes partes do quasar, proporcionando informações detalhadas de uma linha que atravessa o disco de acreção.

A equipa observou um grupo de distantes quasares graças a lentes gravitacionais alinhadas a outras galáxias no pano da frente, produzindo algumas imagens do quasar.

Avistaram diferenças subtis em cor entre as imagens, e mudanças em cor ao longo do tempo das observações. Parte destas diferenças de cor são provocadas pelas propriedades da poeira nas galáxias intervenientes: a luz oriunda de cada uma das imagens ampliadas seguiu um percurso diferente pela galáxia, por isso as várias cores encapsulam informação acerca do material dentro da galáxia. A medição do modo como a poeira dentro destas galáxias bloqueia a luz (conhecido dos astrónomos como a lei da extinção) a tais distâncias é só por si um resultado importante do estudo.

Para um dos quasares estudados, no entanto, existem sinais claros que as estrelas na galáxia interveniente estavam a passar através do percurso da luz do quasar. À medida que o efeito gravitacional da galáxia interveniente distorcia e ampliava a luz do quasar, também as estrelas desta galáxia distorciam subtilmente e ampliavam a luz de partes diferentes do disco de acreção à medida que passavam pelo percurso da luz do quasar.

Ao registar a variação em cor, a equipa foi capaz de reconstruir o perfil de cores ao longo do disco de acreção. Isto é importante porque a temperatura de um disco de acreção aumenta com a proximidade ao buraco negro, e as cores emitidas pela matéria quente tornam-se mais azuladas quanto mais quentes forem. Isto permitiu à equipa medir o diâmetro do disco de matéria quente, e traçar a temperatura a distâncias diferentes do centro.

Descobriram que o disco mede entre quatro e onze dias-luz e diâmetro (aproximadamente 100 a 300 mil milhões de quilómetros). Embora esta medição mostre grandes incertezas, é mesmo assim extremamente precisa para um pequeno objecto a esta enorme distância, e o método mostra grande potencial para um crescimento na sua precisão futuramente.

"Este resultado é muito relevante porque significa que somos agora capazes de obter dados observacionais da estrutura destes sistemas, em vez de nos basearmos apenas na teoria," afirma Muñoz. "As propriedades físicas dos quasares não são ainda bem compreendidas. Esta nova capacidade de obter medições observacionais abre por isso uma nova janela para melhor compreender a natureza destes objectos."

Fonte: http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2011/11/8_quasar_lente_gravitacional.htm