Um buraco negro supermassivo como nenhum outro, mas ideal para a vida

Sagitário A*, o buraco negro da Via Láctea (Detalhamento acrescentado por IA a partir de uma variação da foto original de Observatório Europeu do Sul - Salvador Daqui em NighCafé Studio)

por Hugh Ross
20 de maio de 2019

Tenho um problema com os filmes de Star Wars (Guerra nas Estrelas). Cada filme da saga começa com as famosas palavras: "Em uma galáxia muito, muito distante". Nós, astrônomos, observamos milhares de galáxias muito, muito distantes e, infelizmente para Luke Skywalker e seus amigos, nenhuma possui as características necessárias para abrigar vida complexa. Nossa Via Láctea é a única galáxia conhecida que apresenta condições propícias à vida.

A lista de características necessárias para a vida é longa. Nas últimas semanas, meses e anos, os astrônomos descobriram mais uma característica da galáxia da Via Láctea (GVL) que a torna singularmente qualificada para abrigar vida complexa: ela possui um buraco negro supermassivo como nenhum outro.

Como expliquei no artigo anterior, um buraco negro supermassivo tem uma massa que excede um milhão de vezes a massa do Sol. Todas as galáxias médias, grandes e gigantes possuem um buraco negro supermassivo (BNSM) na parte central de seu núcleo. Logo além de seus horizontes de eventos, esses BNSMs emitem radiação mortal que torna a vida complexa impossível nessas galáxias. Às vezes, essa radiação é tão poderosa que torna a vida complexa impossível em todas as galáxias em sua vizinhança.

Buraco Negro Supermassivo na Via Láctea

Se a radiação de BNSMs em outras galáxias é mortal, por que não podemos dizer o mesmo da radiação do buraco negro supermassivo em nossa galáxia? Parte da resposta para essa pergunta reside no fato de a GVL possuir um buraco negro supermassivo de massa excepcionalmente baixa. Seu BNSM tem uma massa de apenas 4,02 ± 0,16 milhões de massas solares. [1] Essa baixa massa estabelece um limite para a quantidade de radiação mortal que pode emanar do buraco negro supermassivo da GVL.

A baixa massa do nosso buraco negro supermassivo local é verdadeiramente extraordinária. Os astrônomos determinaram correlações consistentes entre quatro características diferentes das galáxias e as respectivas massas dos buracos negros supermassivos dessas galáxias:

    1. Número de aglomerados globulares orbitando a galáxia [2]
    2. Massa do bojo central da galáxia [3]
    3. Luminosidade da galáxia [4]
    4. Dispersão de velocidade (faixa de velocidades) das estrelas no bojo central da galáxia [5]

Um aglomerado globular é uma matriz muito densa de 100.000 a 10.000.000 de estrelas (ver Figura 1). O bojo central de uma galáxia refere-se ao seu núcleo, onde a densidade de estrelas é igual ou próxima à densidade estelar de um aglomerado globular (ver Figura 2). A velocidade do gás no bojo central da galáxia é diretamente proporcional à massa do seu BNSM. A velocidade do gás pode ser difícil de medir. Felizmente, a dispersão de velocidade das estrelas em um bojo central é mais fácil de medir, e já foi demonstrado que apresenta uma forte correlação com a velocidade do gás.

Figura 1: Aglomerado Globular Ômega Centauri. (Imagem de Observatório Europeu do Sul, European Southern Observatory, via Reasons to Believe)

Figura 2: Bojo central da NGC 3344. O bojo central é a região sólida branca de formato oval. Para a maioria das galáxias, o bojo central contém cerca de metade das estrelas da galáxia. (Imagem de NASA/ESA/Telescópio Espacial Hubble/STScI via Reasons to Believe)

No entanto, os astrônomos Kastytis Zubovas e Andrew King demonstraram que as medições da massa de BNSMs variam de acordo com o tipo de galáxia hospedeira. [6] Por exemplo, essas correlações indicam massas de BNSMs maiores para galáxias elípticas supergigantes nos núcleos de grandes aglomerados de galáxias do que para galáxias elípticas de campo que existem fora ou nas periferias dos aglomerados de galáxias. Da mesma forma, essas correlações indicam massas de BNSMs maiores para galáxias elípticas de campo do que para galáxias espirais. E, entre as galáxias espirais, outros astrônomos mostraram que as galáxias espirais que apresentam uma estrutura de barra central tendem a possuir BNSMs ligeiramente menos massivos do que as galáxias espirais sem uma estrutura de barra central. [7]

Como a GVL é uma galáxia espiral que possui uma estrutura de barra central (ver Figura 3), os astrônomos esperariam uma massa de BNSM um pouco menor do que a indicada pelas quatro correlações, com base nas propriedades médias da população conhecida de galáxias. A GVL, porém, possui uma massa de BNSM muito menor do que essa pequena correção implicaria.

Figura 3: Estrutura da Via Láctea. Este mapa da Via Láctea foi construído a partir de observações em todo o espectro eletromagnético de múltiplos componentes da galáxia. (Imagem de NASA/JPL-Caltech/R. Hurt via Reasons to Believe)

A massa do buraco negro supermassivo (BNSM) da Galáxia de Andrômeda está de acordo com as quatro correlações. Como a GVL possui a mesma massa que Andrômeda (a massa total de ambas é de 1,5 trilhão de massas solares) [8] e ambas são galáxias espirais com barra, [9] o SMBH da GMO deveria ter aproximadamente a mesma massa. Em vez disso, sua massa medida é cerca de vinte vezes menor.

Buraco Negro Supermassivo Ideal

O fato de o BNSM da GVL ser vinte vezes menos massivo do que os buracos negros supermassivos em outras galáxias de tamanho e estrutura semelhantes significa que o buraco negro supermassivo da nossa galáxia tem cerca de vinte vezes menos potencial para emitir radiação letal das regiões imediatamente externas ao seu horizonte de eventos. Esse fator de vinte vezes é uma das razões pelas quais a vida avançada é possível na GVL.

Outro motivo importante para a existência de vida avançada na  GVLé que seu BNSM está muito calmo no momento. A quantidade e a intensidade da radiação mortal emitida por um BNSM dependem da quantidade de gás, poeira, cometas, asteroides, planetas e/ou estrelas que são atraídos para o horizonte de eventos do BNSM. Os BNSMs em galáxias próximas consomem uma estrela do tipo solar, em média, cerca de uma vez a cada 100.000 anos. [10] Quando isso acontece, uma explosão brilhante que dura vários meses libera radiação mortal por toda a galáxia. Estrelas menores que o Sol são consumidas nessas galáxias cerca de uma vez a cada 10.000 anos, resultando em radiação mortal que dura de alguns dias a semanas. Essas galáxias também consomem nuvens moleculares de gás em escalas de tempo que variam de uma vez por século a uma vez a cada poucos milênios, o que também resulta na emissão de radiação mortal que dura de dias a semanas.

Em comparação, o BNSM da GVL produz pequenas erupções que duram apenas algumas horas, mas ocorrem quase diariamente. [11] Em 2012, uma equipe de três astrônomos demonstrou que estar cercado por supernuvens de Oort, compostas por cometas e asteroides, explica a alta atividade de radiação quase contínua proveniente de regiões fora dos horizontes de eventos dos BNSMs em núcleos galácticos ativos. É provável que algum tipo de nuvem de Oort envolva todos os BNSMs. [12] Uma nuvem de Oort relativamente modesta envolvendo o BNSM da GVL explica as pequenas e frequentes erupções observadas. [13]

Como vários astrônomos observaram, o núcleo da GVL é excepcionalmente calmo e tem permanecido assim por bilhões de anos. [14] A baixa massa do BNSM da nossa galáxia, o tamanho diminuto da Nuvem de Oort que o circunda e a ausência de fusões com galáxias anãs de grande e médio porte nos últimos bilhões de anos explicam por que a vida sobreviveu e prosperou na Terra ao longo dos últimos 3,8 bilhões de anos. O fato de o nível de atividade logo além do horizonte de eventos do BNSM da GVL ter permanecido extremamente calmo ao longo dos últimos 10.000 anos explica por que a civilização humana global floresceu.

O BNSM da nossa galáxia é único. Ele é meticulosamente ajustado e projetado para possibilitar não apenas a existência de seres humanos, mas também a existência de uma civilização global de alta tecnologia. Aparentemente, alguém quis que bilhões de humanos existissem, possuíssem alta tecnologia e a utilizassem para um propósito específico.

Notas de Fim

1. A. Boehle et al., “An Improved Distance and Mass Estimate for Sgr A* from a Multistar Orbit Analysis”, Astrophysical Journal 830, n.º 1 (19 de outubro de 2016): id. 17, doi:10.3847/0004-637X/830/1/17.
2. Rosa A. González-Lópezlira et al., “The Relation between Globular Cluster Systems and Supermassive Black Holes in Spiral Galaxies: The Case Study of NGC 4258”, Astrophysical Journal 835, n.º 2 (1º de fevereiro de 2017): id. 184, doi:10.3847/1538-4357/835/2/184.
3. Yohei Miki et al., “Hunting a Wandering Supermassive Black Hole in the M31 Halo Hermitage”, Astrophysical Journal 783, n.º 2 (10 de março de 2014): id. 87, doi:10.1088/0004-637x/783/2/87.
4. Kayhan Gültekin et al., “The M-σ and M-L Relations in Galactic Bulges, and Determinations of Their Intrinsic Scatter”, Astrophysical Journal 698, n.º 1 (10 de junho de 2009): 198–221, doi:10.1088/0004-637X/698/1/198.
5. Alper K. Ates, Can Battal Kilinç e Cafer Ibanoglu, “On the M-σ Relationship and SMBH Mass Estimates of Selected Nearby Galaxies”, International Journal of Astronomy and Astrophysics 3, n.º 3A (julho de 2013): 1–9, doi:10.4236/ijaa.2013.33A001; Wol-Rang Kang et al., “Calibrating Stellar Velocity Dispersions Based on Spatially Resolved H-Band Spectra for Improving the MBH-σ* Relation”, Astrophysical Journal 767, n.º 1 (10 de abril de 2013): id. 26, doi:10.1088/0004-637X/767/1/26.
6. K. Zubovas e A. R. King, “The M-σ Relation in Different Environments”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 426, n.º 4 (novembo de 2012): 2751–57, doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21845.x.
7. Markus Hartman et al., “The Effect of Bars on the M*-σe Relation: Offset, Scatter, and Residuals Correlations”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 441, n.º 2 (June 2014): 1243–59, doi:10.1093/mnras/stu627; Sergei Navakshin, Chris Power e Andrew R. King, “The Observed M-σ Relations Imply that Super-Massive Black Holes Grow by Cold Chaotic Accretion”, Astrophysical Journal 753, n.º 1 (julho de 2012): id. 15, doi:10.1088/0004-637X/753/1/15.
8. Laura L. Watkins et al., “Evidence for an Intermediate-Mass Milky Way from Gaia DR2 Halo Globular Cluster Motions”, Astrophysical Journal 873, n.º 2 (20 de março de 2019): id. 118, doi:10.3847/1538-4357/ab089f; Prajwal R. Kafle et al., “The Need for Speed: Escape Velocity and Dynamical Mass Measurements of the Andromeda Galaxy”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 475, n.º 3 (abril de 2018): 4043–54, doi:10.1093/mnras/sty082; Jorge Penarrubia et al., “A Dynamical Model of the Local Cosmic Expansion”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 443, n.º 3 (setembro de 2014): 2204–22, doi:10.1093/mnras/stu879.
9. Rachel L. Beaton et al., “Unveiling the Boxy Bulge and Bar of the Andromeda Spiral Galaxy”, Astrophysical Journal Letters 658, n.º 2 (1º de abril de 2007): L91–L94, doi:10.1086/514333.
10. Kastytis Zubovas, Sergei Navakshin e Sera Markoff, “Sgr A* Flares: Tidal Disruption of Asteroids and Planets?” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 421, n.º 2 (1º de abril de 2012): 1315–24, doi:10.1111/j.1365-2966.2011.20389.x.
11. Zubovas, Navakshin e Markoff, 1315–24.
12. Sergei Navakshin, Sergey Sazonov e Rashid Sunyaev, “Are Supermassive Black Holes Shrouded by ‘Super-Oort’ Clouds of Comets and Asteroids?” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 419, n.º 2 (11 de janeiro de 2012): 1238–47, doi:10.1111/j.1365-2966.2011.19777.x.
13. Zubovas, Navakshin e Markoff, “Sgr A* Flares,” 1315–24.
14. F. Hammer et al., “The Milky Way, an Exceptionally Quiet Galaxy: Implications for the Formation of Spiral Galaxies”, Astrophysical Journal 662, n.º 1 (10 de junho de 2007): 322–34, doi:10.1086/516727; F. Hammer et al., “The Milky Way and Other Spiral Galaxies”, Assembling the Puzzle of the Milky Way, editado por C. Reylé, A. Robin e M. Schultheis, EPJ Web of Conferences 19 (fevereiro de 2012): id. 01004, doi:10.1051/epjconf/20121901004.

 

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Traduzido de A Supermassive Black Hole Like No Other, But Optimal for Life (RTB)

Etiquetas:

astronomia - astrofísica - ajuste fino do universo - zonas habitáveis no/do universo