Mais “fofos”: campos magnéticos têm papel crucial na forma de ser dos buracos negros supermassivos

Os campos magnéticos desempenham um papel muito maior na formação e estruturação dos discos de acreção dos buracos negros supermassivos – diferente do que se pensava anteriormente. Isso foi observado em uma simulação inédita realizada por uma equipe de astrofísicos liderada pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).

Usando supercomputadores, eles simularam a trajetória do gás primordial do universo primitivo até o estágio em que ele forma discos de material que alimentam buracos negros supermassivos (os discos de acreção). Os resultados desafiam as ideias que os astrônomos têm desde a década de 1970 e abre caminho para novas descobertas sobre o crescimento e evolução dos buracos negros e galáxias.

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A pesquisa envolveu duas grandes colaborações: o projeto FIRE (Feedback in Realistic Environments), focado em escalas maiores do universo, e o STARFORGE, que examina escalas menores, como a formação de estrelas em nuvens de gás. Pela primeira vez, a equipe conseguiu preencher a lacuna entre essas duas escalas com uma simulação de altíssima resolução.

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O papel dos campos magnéticos

Um dos pontos principais do feito foi revelar que os discos de acreção não são planos como panquecas. Eles são, de certa forma, mais “fofos”, devido ao suporte fornecido pelos campos magnéticos.

Para visualizar a formação desses discos ao redor dos buracos negros supermassivos, os pesquisadores usaram um “super zoom-in” em um buraco negro com cerca de 10 milhões de vezes a massa do Sol, simulando desde o início do universo. A simulação detalhou como um fluxo gigante de material começa a girar em torno do buraco negro, formando um disco de acreção que brilha intensamente à medida que o material é puxado pela gravidade.

A nova simulação mostrou que a pressão dos campos magnéticos nos discos de acreção é 10.000 vezes maior que a pressão térmica, contradizendo teorias antigas que minimizavam o papel dos campos magnéticos. Isso altera muitas previsões sobre a massa, densidade, espessura e geometria dos discos de acreção.

Os resultados desta pesquisa foram detalhados no artigo “FORGE’d in FIRE: Resolving the End of Star Formation and Structure of AGN Accretion Disks from Cosmological Initial Conditions”, publicado no The Open Journal of Astrophysics. Eles abrem novos caminhos para a pesquisa cosmológica, permitindo um entendimento mais profundo da formação estelar, fusão de galáxias e a primeira geração de estrelas no universo.

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