Na mais extensa pesquisa do seu tipo já realizada, uma equipe
de cientistas encontrou uma relação inequívoca entre a presença de buracos
negros supermassivos que alimentam jatos velozes que emitem sinais de rádio e a
história da fusão das suas galáxias hospedeiras.
© ESA/Hubble/ESO/L. Calçada
(ilustração de jatos velozes oriundos de
buracos negros supermassivos)
Descobriu-se que quase todas as galáxias que contêm estes jatos
estão ou se fundindo com outra galáxia, ou fizeram-no recentemente. Os
resultados dão peso significativo ao caso dos jatos como o produto de buracos
negros em fusão.
Os astrônomos utilizaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera
3) a bordo do telescópio espacial Hubble da NASA/ESA para realizar um grande
levantamento sobre a relação entre as galáxias que sofreram fusões e a atividade
dos buracos negros supermassivos nos seus núcleos.
Foi analisada uma grande variedade de galáxias com centros
extremamente luminosos, conhecidos como núcleos galácticos ativos (NGAs), que se
pensa serem o resultado de grandes quantidades de matéria aquecida que circula
ao redor e é consumida por um buraco negro supermassivo. Embora se pense que a
maioria das galáxias albergue um buraco negro supermassivo, apenas uma pequena
percentagem são assim tão luminosos e ainda menos dão um passo em frente e
formam o que é conhecido como jatos relativísticos. Os dois jatos de plasma
altamente velozes movem-se quase à velocidade da luz e fluem para fora em
sentidos opostos e perpendicularmente ao disco de matéria que rodeia o buraco
negro, estendendo-se milhares de anos-luz para o espaço. O material quente
dentro dos jatos é também a origem das ondas de rádio.
São estes jatos que Marco Chiaberge do STScI (igualmente da
Universidade Johns Hopkins, EUA e do INAF-IRA, Itália) e a sua equipe esperavam
confirmar como o resultado de fusões galácticas.
A equipe examinou cinco categorias de galáxias em busca de
sinais visíveis de fusões recentes ou em curso, dois tipos de galáxias com
jatos, dois tipos de galáxias que tinham núcleos luminosos mas que não tinham
jatos, e um conjunto de galáxias inativas regulares.
"As galáxias que abrigam estes jatos relativísticos libertam
grandes quantidades de radiação no rádio," explica Marco. "Ao usar a câmara WFC3
do Hubble, descobrimos que quase todas as galáxias com grandes quantidades de
emissão de rádio, o que implica a presença de jatos, estavam associadas com
fusões. No entanto, não eram só as galáxias que continham jatos as únicas a
mostrar evidências de fusões!"
© NASA/ESA/M. Chiaberge
(seleção de galáxias usadas na pesquisa)
Esta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble mostra uma
seleção de galáxias usadas no estudo para confirmar a ligação entre as fusões e
os jatos velozes dos buracos negros supermassivos. Estas galáxias têm fortes
emissões de rádio, o que significa que os buracos negros supermassivos aí
abrigados estão expelindo grandes quantidades de plasma. No canto superior
esquerdo está a galáxia 3C 297, no canto inferior esquerdo está a galáxia 3C 454.1 e à direita
encontra-se a galáxia 3C 356.
Outros estudos já tinham mostrado uma forte relação entre a história das fusões de uma galáxia e os altos níveis de radiação no rádio, o que sugere a presença de jatos relativísticos escondidos no centro da galáxia. No entanto, este estudo é muito mais extenso e os resultados são muito claros, o que significa que agora pode ser dito com quase toda a certeza que os NGAs de rádio, isto é, galáxias com jatos relativísticos, são o resultado de fusões galácticas.
"Nós descobrimos que a maioria dos eventos de fusão
propriamente ditos não resultam na criação de NGAs com uma poderosa emissão de
rádio," afirma Roberto Gilli do Osservatorio Astronomico di Bologna, Itália.
"Cerca de 40% das outras galáxias que observamos também atravessam um período de
fusão e no entanto falharam em produzir as espetaculares emissões de rádio e os
jatos dos seus homólogos."
Embora seja agora muito claro que uma fusão galáctica é quase
certamente necessária para uma galáxia albergar um buraco negro supermassivo com
jatos relativísticos, deduziu-se que devem haver condições adicionais que
precisam ser atingidas. Eles especulam que a colisão de uma galáxia com outra
produz um buraco negro supermassivo com jatos quando este buraco negro
central gira mais depressa, possivelmente como resultado de um encontro com
outro buraco negro de massa similar, à medida que o excesso de energia extraída
da rotação alimenta os jatos.
"Há duas maneiras das fusões provavelmente afetarem o buraco
negro central. A primeira seria um aumento na quantidade de gás atraído para o
centro da galáxia, acrescentando massa tanto ao buraco negro como ao disco
matéria em seu redor," explica Colin Norman. "Mas este processo deve afetar os
buracos negros em todas as fusões galácticas e, apesar disso, nem todas as
galáxias em fusão que têm buracos negros acabam com jatos, por isso não é
suficiente para explicar a origem destes jatos. A outra hipótese é que uma fusão
entre duas galáxias gigantescas faz com que dois buracos negros de massa
semelhante também se fundam. Pode ser que uma determinada classe de fusão entre
dois buracos negros produza um único buraco negro supermassivo e veloz, o que
explica a produção dos jatos."
Serão necessárias observações futuras usando tanto o Hubble
como o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) do ESO para melhorar
e expandir ainda mais o estudo, e para continuar buscando conhecimento sobre
estes processos complexos e poderosos.
Os resultados serão publicados na revista The Astrophysical
Journal
Fonte: Space Telescope Science Institute
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