terça-feira, 15 de junho de 2021

Descoberta de um buraco negro supermassivo por meio de um eco de luz

Os buracos negros supermassivos ocupam o centro das galáxias, com massas que variam de um milhão a 10 bilhões de massas solares.

© VLA/ALMA (galáxia Arp 187)

Composição rádio da galáxia Arp 187 obtida pelo telescópios VLA e ALMA (azul: VLA a 4,86 GHz, verde: VLA a 8,44 GHz, vermelho: ALMA a 133 GHz). A imagem mostra claramente lóbulos de jato bimodal, mas o núcleo central (centro da imagem) está escuro, ou seja, sem detecção.

Alguns estão numa fase brilhante chamada "núcleo galáctico ativo" (ou NGA). Os NGAs acabarão por desvanecer, pois há um limite máximo de massa para os buracos negros supermassivos; os cientistas há muito que se perguntam quando é que isso acontecerá.

Kohei Ichikawa, da Universidade de Tohoku (Japão), e o seu grupo de pesquisa podem ter descoberto por acidente um núcleo galáctico ativo no final da sua vida, após captar um sinal NGA da galáxia Arp 187. 

Observando as imagens de rádio da galáxia com dois observatórios astronômicos, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e o VLA (Very Large Array), encontraram um lóbulo de jato, um sinal característico de um núcleo galáctico ativo. No entanto, não notaram nenhum sinal do núcleo, indicando que a atividade do NGA pode já estar silenciosa.

Após uma análise mais aprofundada dos dados em vários comprimentos de onda, descobriram que todos os indicadores de pequena escala de um núcleo galáctico ativo estavam "apagados", enquanto que os de grande escala ainda eram brilhantes. Isto ocorre porque o NGA foi recentemente extinto, muito provavelmente nos últimos 3.000 anos.

Assim que um núcleo galáctico ativo morre, as características em pequena escala de um NGA tornam-se fracas porque mais fontes de fótons também são desligadas. Mas a região de gás ionizado em grande escala ainda é visível, pois os fótons levam cerca de 3.000 anos para alcançar a orla da região. 

A observação da atividade anterior de um NGA é conhecida como eco de luz. Foi usado o satélite de raios X NuSTAR da NASA, atualmente a melhor ferramenta para observar a atividade de um núcleo galáctico ativo. Os achados indicam que o NGA se desliga ao longo de uma escala de 3.000 anos, durante o qual o núcleo se torna 1.000 vezes mais fraco. 

A equipe vai continuar pesquisando núcleos galácticos ativos moribundos no futuro. Serão procurados mais NGAs moribundos usando um método semelhante ao usado neste estudo, também  serão efetuadas observações de acompanhamento de alta resolução espacial necessárias para analisar os fluxos de gás, o que pode esclarecer como ocorreu o cessar de atividade do núcleo galáctico ativo.

O estudo científico foi apresentado durante a 238.ª reunião da Sociedade Astronômica Americana.

Fonte: Tohoku University

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