Um buraco negro supermassivo é considerado ativo quando existe processo de acreção com uma taxa alta. Esse processo faz com que o disco de acreção ao redor do buraco negro brilhe e, em alguns casos, seja até mais brilhante que a galáxia. Em muitos casos, campos magnéticos presentes no disco acreção são responsáveis pela formação de jatos relativísticos perpendiculares ao disco. Além disso, há a emissão de ventos que interagem com o meio interestelar da galáxia e regulam a formação estelar e a evolução galáctica.
Essa atividade depende da quantidade de material que está nas proximidades do buraco negro e que caem em direção ao horizonte de eventos. Quando o suprimento de matéria diminui ou é interrompido, o buraco negro entra em um estado de baixa atividade. Nessa fase, a taxa de acreção é extremamente baixa e a emissão eletromagnética cai, tornando o objeto difícil de detectar. Atualmente, o buraco negro supermassivo da Via Láctea é considerado praticamente inativo por isso.
Buracos negrospodem permanecer inativos por dezenas ou centenas de milhões de anos, até que algum processo empurre um fluxo de material para o centro galáctico. Recentemente, astrônomos identificaram um caso extremo desse comportamento com o buraco negro supermassivo J1007+3540. Segundo novas observações, o buraco negro parece ter despertado após cerca de 100 milhões de anos de inatividade. O objeto parece ter entrado abruptamente em um regime de acreção intensa, produzindo uma explosão energética comparável às de núcleos ativos de galáxias (AGNs).
Buracos negros supermassivos
Buracos negros supermassivos estão localizados no centro da maioria das galáxias e tornam-se ativos quando passam a acretar gás e poeira que estão próximos. Esse material começa a espiralar em direção ao buraco negro e forma um disco de acreção aquecido a temperaturas extremas, emitindo radiação. Em muitos casos, a interação entre o plasma do disco e campos magnéticos produz jatos relativísticos, que podem se estender por milhares ou até milhões de anos-luz.
Além dos jatos relativísticos, o processo de acreção também pode produzir ventos com altas velocidades que carregam grande quantidade de energia e momento para fora do núcleo galáctico.
Esses jatos e ventos são conhecidos como mecanismos de feedback e eles são importantes para a evolução das galáxias. Ao injetar energia no gás interestelar e no halo galáctico, o buraco negro pode aquecer o gás frio necessário para a formação de novas estrelas. Com isso, esse processo regula o crescimento da galáxia ao longo do tempo e a taxa de formação estelar. Esse feedback ajuda a explicar correlações observadas entre a massa do buraco negro supermassivo e propriedades da galáxia hospedeira.
Como buracos negros ficam inativos?
Quando o material em torno do buraco negro diminui ou acaba, o buraco negro supermassivo pode entrar em um estado de inatividade. Na ausência de suprimento de gás, poeira ou estrelas, o disco de acreção não se forma ou fica extremamente fraco fazendo com que a emissão eletromagnética seja fraca. Esse estado pode persistir por dezenas ou centenas de milhões de anos.
O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagittarius A* (Sgr A*), é um exemplo de um buraco negro praticamente inativo. O Sgr A* apresenta uma taxa de acreção extremamente baixa, emitindo apenas radiação fraca no rádio, infravermelho e raios X com alguns flares energéticos esporádicos de curta duração. A escassez de gás denso em sua vizinhança imediata impede a formação de um disco de acreção energético e semelhante com a atividade de outros buracos negros.
J1007+3540
Recentemente, astrônomos realizaram observações em rádio e encontraram que um buraco negro supermassivo parece ter acordado após 100 milhões de anos inativo. O buraco negro supermassivo no centro da galáxia J1007+3540 parece ter emitido jatos relativísticos após um longo período de inatividade. As imagens mostram um jato compacto e brilhante que indica um novo episódio de acreção e ejeção de plasma. Ao redor desse jato recente tem plasma antigo que indica diferentes ciclos de atividade.
O ambiente extremo do aglomerado de galáxias onde J1007+3540 está inserida desempenha um papel nessa reativação observada. O meio entre galáxias é composto por gás quente e denso que interage com os jatos emitidos pelas galáxias. Essa interação entre jato e aglomerado faz com que o jato seja curvando e distorcido. Essa descoberta ajuda a entender como ocorre o processo da emissão energética dentro do aglomerado e como essa energia é redistribuída.
Por que ele é importante?
Estudar buracos negros supermassivos que retomam a atividade após longos períodos de inatividade é importante para compreender o ciclo de atividade. Sistemas como J1007+3540 fornecem evidências de que a acreção e a produção de jatos não são processos contínuos, mas processos que ocorrem em ciclos que podem acontecer entre dezenas ou centenas de milhões de anos. Além disso, elas ajudam a quantificar com que frequência buracos negros alternam entre estados ativos e inativos.
A interação entre jatos e o gás quente de aglomerados revela como explosões sucessivas podem alterar a morfologia de galáxias, redistribuir energia e influenciar a termodinâmica do ambiente. Isso indica que a evolução galáctica é um processo dinâmico com alguns episódios violentos em vez de crescimento suave. Observações como a do J1007+3540 ajudam a entender até mesmo como foi o processo dentro da Via Láctea que possui um buraco negro inativo.