Como nascem os buracos negros e seus jatos?

Todas as sextas-feiras, ao vivo, a partir das 21h (pelo horário de Brasília), vai ao ar o Programa Olhar Espacial, no canal do Olhar Digital no YouTube. O episódio da última sexta-feira (4) (que você confere aqui) teve como tema os buracos negros supermassivos, como eles se formam e qual o futuro da astronomia em relação à pesquisa desses fenômenos fundamentais para o nascimento das galáxias.

O programa contou com a presença da astrofísica Thaisa Storchi e da cientista cidadã Sara Gabriele. Em entrevista ao apresentador Marcelo Zurita, as pesquisadoras falaram sobre o que são os buracos negros, sua formação, qual sua importância para as galáxias e quais os projetos atuais mais promissores para entendê-los. 

Além disso, em um especial do Mês das Mulheres, o Olhar Espacial reservou um momento para que as entrevistadas pudessem contar como é sua experiência sendo uma mulher na ciência.

Thaisa disse que sempre gostou de ciência e que decidiu seguir no estudo da astrofísica quando já estava na universidade. Quem a estimulou na área foi um professor de mecânica apaixonado por astronomia, com o qual ela trabalhou em projetos de pesquisa e em observatórios. 

No entanto, a mulher que mais a inspira na área é a astrônoma Miriani Pastoriza, pioneira no estudo de galáxias. Por incentivo dela, Thaisa começou a estudar “galáxias peculiares”, aquelas onde o núcleo é um buraco negro em atividade. “Pastoriza era uma pessoa muito entusiasmada e não via empecilhos”, disse Storchi.

Para Sara Gabriele, a principal inspiração é a astrônoma Duília de Mello. Ela também disse que sua família sempre a incentivou e que também é uma grande referência. “Inspiração de vida são as mulheres da minha família. Por causa da mesma questão: não desistir e perseverar apesar de tudo”, disse Gabriele

Como os buracos negros se formam?

O buraco negro é uma consequência da gravidade. Nele, a matéria fica dentro do Raio de Schwarzschild, uma delimitação imaginaria de onde nada escapa, sendo a velocidade de escape igual à velocidade da luz.

Eles nascem da implosão de estrelas, segundo explica Storchi. Quando uma formação estelar evolui muito rápido e não consegue manter suas reações nucleares no centro, as camadas externas caem sobre o núcleo e o compactam, criando um objeto supermassivo que entra no Raio de Schwarzschild e torna-se assim um buraco negro. 

“Esse tipo de buraco negro foi o primeiro a ser encontrado no universo pelos astrônomos”, comentou a doutora.

E qual a origem dos supermassivos?

Os supermassivos seguem caminhos diferentes. A comunidade cientifica ainda está buscando entendê-los, mas algumas hipóteses principais têm sido debatidas e o Telescópio Espacial James Webb (JWST) está colaborando para as novas pesquisas. “Essa é uma questão que ainda a gente está estudando e o James Webb está ajudando a entender”, disse Storchi. 

O JWST consegue observar o passado do Universo com seus potentes sensores de infravermelho. Como os astros vão pendendo para uma cor avermelhada ao se distanciarem do observador – fenômeno conhecido como desvio para o vermelho – poder captar comprimentos de onda cada vez maiores está gerando novos dados e imagens para os astrônomos.

Dentre essas novidades, estão as Little Red Dots (LRD), pontos avermelhados que os cientistas acreditam ser buracos negros de galáxias jovens da infância do cosmos. Thaisa Storchi pesquisa esse fenômeno atualmente. “Eles parecem ser buracos negros crescendo rapidamente lá no início do universo”, explicou a pesquisadora.

Com esses dados, surgiram hipóteses sobre a formação dos supermassivos. Uma delas é a de que diversas estrelas podem ter se juntado e colapsado para formar um objeto de massa extrema. Ou, buracos negros menores podem ter se fundido em um maior. Ainda assim, mais pesquisas são necessárias para que uma teoria se consolide, segundo disse Storchi.

Jatos e ventos inibiram a formação de estrelas

Ao redor do buraco negro se forma o disco de acreção, um sistema onde a matéria sugada por ele fica orbitando o centro até ser engolida. Lá, o plasma também faz um movimento circular, que chega a ser tão forte que gera um campo magnético intenso que joga as partículas para longe numa velocidade próxima a da luz, formando os jatos de plasma.

Há também os ventos galácticos, que diferem dos jatos por serem mais lentos. Eles são resultados da pressão do disco de acreção, que empurra o gás de uma galáxia para fora em alta velocidade.

Na fase da história do Universo em que os quasares –  núcleos galácticos ativos e extremamente brilhantes, formados por um buraco negro supermassivo – dominavam, a formação de estrelas diminuiu. Storchi explicou que as galáxias poderiam ser maiores se isso não tivesse ocorrido.

“Na fase dos quasares, quando a atividade era alta, havia muita ejeção de matéria e isso afetou a evolução das galáxias. Eles dominavam quando o Universo tinha na ordem de 3 bilhões de anos. Sem eles, as galáxias seriam muito maiores, pois foi ejetada boa parte do gás da região central e elas não conseguiram formar tantas estrelas quanto poderiam”, disse a astrofísica.

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O que esperar do futuro da astronomia?

No fim, Zurita perguntou quais os projetos futuros dentro da astronomia. Storchi destacou que o James Webb tem feito um ótimo trabalho nas novidades espaciais e que as LRDs são um objeto de pesquisa com potencial gigantesco para novas descobertas sobre a formação das galáxias.

A professora também destacou o projeto Legacy Survey of Space and Time. Ele é um programa do Observatório Vera Rubin, que tem seu nome dado em homenagem a uma pesquisadora notável na astronomia.

O observatório fica em Cerro Pachón, uma montanha no Chile. O foco do projeto é mapear o céu noturno ao longo de dez anos, tirando fotos e produzindo um filme com as mudanças dos astros no decorrer do tempo. 

“Com ele, vamos descobrir milhões de asteroides, milhões de galáxias ativas, estrelas capturadas por buracos negros, milhões de supernovas… Esse projeto é muito bacana e está começando este ano. Estou bem entusiasmada”, concluiu Storchi.

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