Por meio de simulações, pesquisadores explicam como ocorrem flashes em galáxias distantes

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Desde 1880, astrônomos vêm observando um fenômeno que se originou em uma galáxia conhecida como OJ 287. Ele acontece cerca de duas vezes a cada 12 anos, a uma distância de 3,5 bilhões de anos-luz e com uma equivalência luminosa de 1 trilhão de sóis. Trata-se de flashes que iluminam o céu noturno nessa região no espaço e desaparecem após alguns meses.

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Agora, pela primeira vez, pesquisadores realizaram cálculos e simulações trazendo explicações sobre esse misterioso fenômeno. O estudo foi liderado por Sean Ressler, pesquisador de pós-doutorado no Instituto Canadense de Física Teórica (CITA) e publicado no The Astrophysical Journal Letters.

O estudo ainda tem Bart Ripperda, pesquisador que também faz parte do CITA, Luciano Combi, pesquisador nacional do CITA no Perimeter Institute e na Universidade de Guelph e Xinyu Li, da Universidade de Tsinghua.

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Representação artística dos dois buracos negros supermassivos na galáxia OJ 287. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Descobertas feitas por meio do estudo

Ao longo de 40 anos, os astrônomos afirmaram que a emissão dessa luz era decorrência de um par de buracos negros extremamente massivos em rota de colisão. Na teoria, pares binários supermassivos deveriam ser relativamente comuns. Porém, este é o único sistema que trouxe evidências de que eles existem.
De acordo com Sean Ressler, no Phys.org, em um conteúdo fornecido pelo Instituto Canadense de Física Teórica (CITA), esses pares binários supermassivos são uma excelente e rara possibilidade de investigar como ocorre a fusão das galáxias e a maneira como elas crescem.
Utilizando o par OJ 287, o buraco negro primário possui aproximadamente 18 bilhões de vezes a massa do Sol e é circundado por um disco de gás que cai em direção ao seu horizonte de eventos. Já o secundário tem somente 150 milhões de vezes a massa do Sol. Ele colide de repente com o disco e, assim, gera uma explosão de luz.
O estudo obteve êxito em trazer informações importantes sobre a reação do disco em colisões frequentes, a interação do gás ejetado com o buraco negro secundário e a forma como esse buraco negro distorce e amplia os campos magnéticos que estão em volta do disco, gerando maior impulsão nos fluxos de saída.
Segundo Combi, “esta é a primeira vez que o gás (que produz a luz) ao redor do buraco negro binário foi simulado em sua totalidade”.

Renderização volumétrica 3D da simulação de OJ 287

Abaixo, você confere um dos vídeos de simulação feitos pelos pesquisadores. O conteúdo traz uma renderização tridimensional de simulações GRMHD de uma espiral de baixa razão de massas entre dois buracos negros supermassivos. Para isso, o OJ 287 foi utilizado como inspiração.

Na própria descrição do vídeo disponível no YouTube, é dito que as cores roxa e branca mostram a temperatura, já a verde simula regiões de alta magnetização. Então, é possível ver que o buraco negro secundário entra por meio do disco de acreção, o que faz com que plumas de gás quentes sejam liberadas e, dessa maneira, sejam criadas ondas de choque espirais no disco.

Simulação GRMHD de disco fino de sistemas semelhantes ao OJ287

Em outra simulação, são mostradas a evolução de pressão no plano médio e a densidade de massa no plano orbital. Confira abaixo:

“Durante anos, a ideia de um buraco negro de massa menor colidindo com o disco de um buraco negro de massa maior inspirou visualizações impressionantes e representações artísticas, mas agora temos algumas animações convincentes baseadas em cálculos mais complexos”, afirmou Ressler.

Vale destacar que esse tipo de simulação é uma confirmação da teoria de que a colisão do buraco negro secundário é a responsável por criar a energia necessária para gerar o clarão de luz no céu noturno. Outro ponto importante é que as colisões alteram a estrutura do disco, criando espirais transitórias que convergem para o seu interior.