Uma equipe de astrônomos utilizou imagens obtidas pelo
telescópio espacial Hubble, ao longo de 20 anos, para observar pela primeira vez
a colisão entre bolhas de plasma num jato com origem nas imediações de um buraco
negro super massivo.
© NASA/ESA/E. Meyer (galáxia elíptica NGC 3862 e o jato de plasma emitido do
buraco negro)
A imagem acima mostra a galáxia elíptica NGC 3862 e o jato de
plasma emitido a partir das imediações do buraco negro super massivo no seu
centro. As imagens à direita mostram a evolução temporal do jato mostrando
bolhas individuais de material (as regiões mais brilhantes assinaladas com
tracejado). Nas últimas duas imagens, de 2002 e 2014, é evidente a colisão das
bolhas “verde” e “azul”, e o consequente aumento de luminosidade dessa região do
jato. O “X” marca a posição do buraco negro.
A análise das observações sugere que, durante a colisão, a
energia cinética das partículas no plasma é dissipada sob a forma de radiação,
aumentando a luminosidade dessa região do jato e acelerando ainda mais as
partículas aí existentes.
As galáxias ativas têm no seu centro um buraco negro
super massivo rodeado por um disco de gás rotativo que o alimenta, um objeto a
que se dá o nome de quasar. O gás orbita o buraco negro a alta velocidade, o
atrito e o intenso campo eletromagnético aquecem-no a temperaturas muito
elevadas, transformando-o num plasma emissor de radiação muito energética como
raios gama, raios X e raios ultravioleta. Os núcleos de galáxias ativas são por
isso extremamente luminosos.
Parte do plasma aquecido na região interna do disco é ejetado
ao longo do eixo de rotação do buraco negro. O campo magnético poderoso do disco
força esse material a mover-se ao longo de um jato fino que se mantém colimado
até distâncias de dezenas ou mesmo centenas de milhares de anos-luz do buraco
negro, em pleno espaço intergaláctico. Nestes jatos, as partículas viajam com
velocidades relativísticas, ou seja, próximas da velocidade da luz, tendo por
isso uma energia cinética enorme. Em determinadas circunstâncias, se o fluxo de
material que colapsa no buraco negro não é regular, em vez de um fluxo contínuo
de plasma ao longo do jato observamos grandes bolhas de plasma ocasionais, como
nós numa corda.
A galáxia ativa estudada pela equipe liderada por Eileen Meyer,
do Space Telescope Science Institute, foi a NGC3862, uma galáxia elíptica
gigante situada no aglomerado Abell 1367, a 260 milhões de anos-luz, na direção
da constelação do Leão, um pouco acima da estrela Denebola. O jato foi
descoberto pelo Hubble em 1992. Estes jatos são frequentemente detectados em
galáxias ativas quando observadas em raios X ou em ondas de rádio. No entanto,
por razões que os astrônomos ainda desconhecem, só uma pequeníssima fração tem
jatos observáveis na região do espectro visível.
Uma imagem de alta qualidade da galáxia foi obtida em 2014
devido ao poder de resolução e condições ideais de observação através
do telescópio espacial Hubble. Esta imagem, conjugada com imagens de arquivo do
Hubble, obtidas desde 1994, permitiram aos astrônomos observar pela primeira vez
a colisão entre uma bolha de material mais antiga (detalhe em azul) e uma bolha
de material mais recente (detalhe em verde). As bolhas que seguem à frente
chocam com material previamente ejetado ao longo do jato e com gás
intergaláctico, desacelerando e funcionando como uma espécie de vassoura,
limpando de material o espaço que as precede. As bolhas que se seguem beneficiam
da remoção desse material do jato permitindo que mantenham a velocidade ao longo
de distâncias maiores. Eventualmente, no entanto, devido às diferenças de
velocidade, as bolhas acabam por colidir, o evento observado pela equipe.
A colisão das bolhas de plasma “verde” e “azul” no jato do
buraco negro iniciou a sua fusão e conduziu a um aumento significativo da sua
luminosidade. É previsível que a bolha resultante continue aumentando de brilho
durante as próximas décadas à medida que a colisão progride.
Este trabalho, e as suas sequelas, permitirá calcular quanta
energia é transferida do quasar central para as regiões periféricas da galáxia e
para o espaço intergaláctico envolvente, algo essencial para a compreensão da
evolução das galáxias.
As observações foram reportadas num artigo da revista Nature
Fonte: Space Telescope Science Institute
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