Buracos Negros Supermassivos e Acreção

Buracos negros supermassivos alimentam núcleos galácticos ativos ao atrair o gás circundante, que forma um disco de acreção quente que irradia quantidades prodigiosas de energia.

Definition

Um buraco negro supermassivo é um buraco negro de milhões a bilhões de massas solares que reside no centro de uma galáxia; acreção é o influxo de gás que forma um disco quente e luminoso ao seu redor, liberando energia gravitacional como a radiação que alimenta os núcleos galácticos ativos.

Scope

Este tópico abrange as evidências de buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, a física dos discos de acreção e a conversão de energia gravitacional em radiação, o limite de luminosidade de Eddington e as assinaturas espectrais características da acreção, como o grande pico azul (big blue bump) e a emissão de raios-X.

Core questions

• Que evidências mostram que os centros das galáxias abrigam buracos negros supermassivos?
• Como um disco de acreção converte energia gravitacional em radiação?
• O que define a luminosidade máxima que um buraco negro em acreção pode sustentar?
• Quais características espectrais revelam a acreção em torno de buracos negros supermassivos?

Key theories

O disco de acreção padrão

Shakura e Sunyaev desenvolveram o modelo de um disco geometricamente fino e opticamente espesso no qual a viscosidade transporta momento angular e aquece o gás, irradiando um espectro característico de múltiplas temperaturas.

Motor de buraco negro para AGN

Rees sintetizou o argumento de que a acreção em um buraco negro massivo é o único mecanismo capaz de produzir a saída compacta, energética e variável de núcleos ativos.

O limite de Eddington

A pressão de radiação da luminosidade de acreção se opõe ao influxo, estabelecendo uma luminosidade máxima característica proporcional à massa do buraco negro que regula a velocidade com que os buracos negros podem crescer.

Clinical relevance

A acreção em buracos negros supermassivos está entre os processos de liberação de energia mais eficientes conhecidos, subjaz a todos os núcleos galácticos ativos e liga o crescimento de buracos negros às suas galáxias hospedeiras e à radiação que ilumina o universo distante.

History

Depois que os quasares revelaram luminosidades enormes de regiões minúsculas, Lynden-Bell e outros apontaram para buracos negros em acreção, e o modelo de disco de Shakura-Sunyaev de 1973 forneceu uma descrição quantitativa da acreção. A revisão de Rees de 1984 consolidou o paradigma do buraco negro, que observações subsequentes em todo o espectro confirmaram.

Key figures

• Nikolai Shakura
• Rashid Sunyaev
• Martin Rees
• Donald Lynden-Bell

Seminal works

• shakura1973
• rees1984
• peterson1997

Frequently asked questions

Como um buraco negro pode ser tão luminoso se a luz não pode escapar dele?

A luz não vem de dentro do buraco negro, mas do disco de acreção de gás que espirala em sua direção. O atrito aquece esse gás a temperaturas extremas antes que ele cruze o horizonte de eventos, fazendo com que a região ao redor do buraco negro brilhe intensamente.

Qual a massa dos buracos negros supermassivos?

Eles variam de cerca de um milhão a vários bilhões de vezes a massa do Sol. Os mais massivos estão nos centros de galáxias gigantes, enquanto os menores, como o da Via Láctea, estão na extremidade inferior da faixa.