Imagem de dois buracos negros supermassivos em fusão

Há mais de 150 anos que a galáxia OJ 287 e as suas variações de brilho, a cinco bilhões de anos-luz de distância, intrigam e fascinam os astrônomos, pois suspeitam que dois buracos negros supermassivos estejam se fundindo no núcleo.

© U. Heidelberg (galáxia OJ 287 e a fusão de dois buracos negros)

Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Dra. Efthalia Traianou, da Universidade de Heidelberg, conseguiu recentemente captar uma imagem do centro da galáxia com um grande nível de detalhe. A imagem revolucionária, captada com a ajuda de um radiotelescópio espacial, mostra um segmento até agora desconhecido e fortemente curvado do jato de plasma que gira para fora do centro da galáxia. A imagem fornece novas informações sobre as condições extremas que reinam em torno de buracos negros supermassivos.

O núcleo da galáxia OJ 287 pertence à classe dos blazares, que exibem alta atividade e luminosidade impressionante. As forças motoras por trás destes núcleos galácticos ativos são os buracos negros. Eles absorvem matéria dos seus arredores e podem lançá-la na forma de jatos de plasma gigantes compostos por radiação cósmica, calor, átomos pesados e campos magnéticos. 

A imagem, que penetra profundamente no centro da galáxia, revela uma estrutura fortemente curvada e semelhante a uma fita do jato; também aponta para novas informações sobre a composição e comportamento do jato de plasma. Algumas regiões excedem temperaturas de dez trilhões Kelvin, evidência de energia e movimento extremos nas proximidades de um buraco negro.

Foi observado também a formação, propagação e colisão de uma nova onda de choque ao longo do jato e sendo atribuída a uma energia de trilhões de elétrons-volt, a partir de uma medição incomum de raios gama realizada em 2017. A imagem rádio foi obtida com um interferômetro de rádio composto por um radiotelescópio em órbita da Terra, uma antena de dez metros de diâmetro da missão RadioAstron a bordo do satélite Spektr-R, e uma rede de 27 observatórios terrestres distribuídos pela Terra.

Desta forma, os pesquisadores conseguiram criar um telescópio espacial virtual com um diâmetro cinco vezes maior do que o diâmetro da Terra; a sua alta resolução deriva da distância entre os observatórios de rádio individuais. A imagem é baseada num método de medição que aproveita a natureza ondulatória da luz e as ondas sobrepostas associadas.

A imagem interferométrica reforça a hipótese de que, no interior da galáxia OJ 287, está localizado um sistema binário de buracos negros supermassivos. Fornece também informações importantes sobre o modo como os movimentos desses buracos negros influenciam a forma e a orientação dos jatos de plasma emitidos.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Heidelberg University

Uma galáxia espiral rica em supernovas

A galáxia espiral NGC 1309, rica em detalhes, brilha nesta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble.

© Hubble (NGC 1309)

Esta impressionante imagem abrange as estrelas azuladas, as nuvens de gás marrom escuras e o centro branco perolado da NGC 1309, bem como centenas de galáxias de fundo distantes. Quase cada mancha, faixa e bolha de luz nesta imagem é uma galáxia individual. A única exceção ao conjunto extragaláctico é uma estrela, que pode ser identificada perto do topo do quadro por seus picos de difração. 

A NGC 1309 está situada a cerca de 100 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Eridanus. Ela é positivamente vizinha, a apenas alguns milhares de anos-luz de distância, na Via Láctea. 

O Hubble voltou sua atenção para a NGC 1309 diversas vezes; imagens anteriores desta galáxia foram divulgadas pelo Hubble em 2006 e 2014. Grande parte do interesse científico da NGC 1309 deriva de duas supernovas: a SN 2002fk, em 2002, e a SN 2012Z, em 2012. 

A SN 2002fk foi um exemplo perfeito de uma supernova do Tipo Ia, que ocorre quando o núcleo de uma estrela morta (uma anã branca) explode. A SN 2012Z, por outro lado, foi um pouco rebelde. Foi classificada como uma supernova do Tipo Iax: embora seu espectro se assemelhasse ao de uma supernova do Tipo Ia, a explosão não foi tão brilhante quanto o esperado.

Observações do Hubble mostraram que, neste caso, a supernova não destruiu completamente a anã branca, deixando para trás uma "estrela zumbi" que brilhou ainda mais do que antes da explosão. As observações do Hubble de NGC 1309 feitas ao longo de vários anos também fizeram com que esta fosse a primeira vez que a anã branca progenitora de uma supernova foi identificada em imagens tiradas antes da explosão.

Fonte: ESA

Galáxia espiral na constelação de Hidra

A imagem da galáxia espiral obtida pelo telescópio espacial Hubble é a NGC 3285B, que reside a 137 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Hidra.

© Hubble (NGC 3285B)

Hidra possui a maior área entre as 88 constelações que cobrem todo o céu em uma colcha de retalhos celeste. É também a constelação mais longa, estendendo-se por 100 graus. Seriam necessárias quase 200 Luas cheias, colocadas lado a lado, para alcançar de um lado a outro da constelação. A NGC 3285B é membro do aglomerado de Hidra I, um dos maiores aglomerados de galáxias do Universo próximo.

Aglomerados de galáxias são coleções de centenas a milhares de galáxias ligadas umas às outras pela gravidade. O aglomerado de Hidra I é ancorado por duas galáxias elípticas gigantes em seu centro. Cada uma dessas galáxias tem cerca de 150.000 anos-luz de diâmetro, o que as torna cerca de 50% maiores que a Via Láctea.

A NGC 3285B situa-se na periferia do seu aglomerado, longe das galáxias massivas do centro. Esta galáxia chamou a atenção do Hubble por ter hospedado uma supernova do Tipo Ia em 2023. As supernovas do Tipo Ia ocorrem quando um tipo de núcleo estelar condensado, chamado anã branca, detona, desencadeando uma explosão repentina de fusão nuclear que brilha brevemente cerca de 5 bilhões de vezes mais que o Sol. A supernova, denominada SN 2023xqm, é visível aqui como um ponto azulado na borda esquerda do disco da galáxia.

O telescópio espacial Hubble observou NGC 3285B como parte de um programa de observação que teve como alvo 100 supernovas do Tipo Ia. Ao observar cada uma dessas supernovas em luz ultravioleta, óptica e infravermelha próxima, os pesquisadores pretendem destrinchar os efeitos da distância e da poeira, que podem fazer com que uma supernova pareça mais vermelha do que realmente é. Este programa ajudará a refinar medições de distância cósmica que dependem de observações de supernovas do Tipo Ia.

Fonte: ESA

Um buraco negro de colapso direto na Galáxia do Infinito

Pesquisadores descobriram uma rara dupla de galáxias e anéis que parece abrigar um buraco negro supermassivo formado por colapso direto, um processo semelhante ao que pode ter impulsionado o crescimento dos primeiros buracos negros supermassivos no Universo.

© Hubble / JWST (Galáxia do Infinito)

Para aprender mais sobre este estranho objeto, chamado Galáxia do Infinito por sua semelhança com o símbolo do infinito, a equipe coletou dados do telescópio espacial Hubble, do telescópio Keck I, do observatório de raios-X Chandra e do Very Large Array.

O retrato em vários comprimentos de onda resultante permitiu à equipe ponderar os dois núcleos, mostrando que eles são massivos, contendo estrelas de 80 bilhões e 180 bilhões de massas solares, e extremamente compactos.

Os novos dados também revelaram que a nuvem de gás entre os núcleos contém um buraco negro de 1 milhão de massas solares. Os núcleos, os anéis e o gás entre eles parecem ser o resultado de duas galáxias de disco que se chocaram, formando um par de galáxias em anel em colisão. Para atingir a forma do símbolo do infinito, as galáxias devem ter se encontrado de frente, formando dois sistemas paralelos de núcleo e anéis que vemos de um ângulo de cerca de 40º. Quando as galáxias colidiram, parte do gás delas teria sido arrancado, ficando emaranhado no vazio entre os dois núcleos.

Isso explica os núcleos, os anéis e o gás entre eles, mas de onde surgiu o buraco negro?

É possível que a posição do buraco negro entre os dois núcleos seja simplesmente uma coincidência, seja devido a um alinhamento casual com uma galáxia não relacionada que hospeda o buraco negro, ou porque o buraco negro acabou ali após ser ejetado de uma das galáxias envolvidas na colisão, ou mesmo de outra galáxia que se fundiu com a Galáxia do Infinito.

Os pesquisadores defendem uma explicação diferente, na qual a localização do buraco negro não é coincidência. Nesse cenário, as galáxias em colisão esmagaram uma nuvem de gás entre elas com tanta força que o gás condensado colapsou diretamente em um buraco negro. Estima-se que a colisão ocorreu há 50 milhões de anos e criou um buraco negro de 300.000 massas solares que posteriormente cresceu até sua massa atual de 1 milhão de massas solares.

O colapso direto foi proposto como a fonte das sementes de buracos negros supermassivos no Universo primordial. Observações futuras poderiam esclarecer se o buraco negro está realmente associado à Galáxia do Infinito, e análises preliminares de observações de acompanhamento com o telescópio espacial James Webb (JWST) mostram exatamente isso. Com o buraco negro agora definitivamente localizado dentro da Galáxia do Infinito, as evidências de colapso direto são reforçadas, embora mais trabalho seja necessário para investigar essa possibilidade.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Sky & Telescope

Detalhes de uma "água-viva" cósmica

A cerca de 320 milhões de anos-luz de distância, uma galáxia atravessa seu aglomerado, deixando para trás filetes de gás onde novas estrelas começam a se formar.

© Hubble / ALMA (NGC 4858)

Uma imagem da galáxia NGC 4858 feita pelo telescópio espacial Hubble mostra os tentáculos estelares estendendo-se para o norte a partir do disco espiral barrado. O gás molecular frio na NGC 4858, observado pelo radiotelescópio ALMA com sua cauda interna em forma de "orelha de coelho", é mostrado em laranja.

No denso mar de galáxias que compõe o aglomerado, o gás quente no ambiente atravessa a galáxia viajante como vento, soprando seu gás sem perturbar suas estrelas. Esse tipo de galáxia é conhecido como "água-viva" devido à aparência ondulada das caudas gasosas.

Harrison Souchereau (Universidade de Yale) liderou observações usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de 23 galáxias-água-viva em aglomerados próximos por meio do levantamento ALMA-JELLY. O ALMA não só consegue produzir imagens impressionantes das galáxias desmembradas, como também pode medir a velocidade do gás frio em suas caudas.

Observando a NGC 4858, uma galáxia no Aglomerado Coma, a equipe encontrou não apenas uma, mas duas caudas, chamadas de “orelhas de coelho”, que se originaram de uma colisão lateral com o vento contrário do aglomerado. Ao compreender o impacto da interação da galáxia com seu ambiente local, é esperado obter informações sobre como esses gigantes de estrelas, gás e poeira evoluem e continuam formando estrelas.

Quando as galáxias passam por um aglomerado de galáxias, muitas vezes deixam de atingir as outras galáxias. Mas o gás quente que permeia o aglomerado tem um efeito descomunal conhecido como redução da pressão de aríete. Mesmo em um dia sem vento, ao colocar a mão para fora da janela de um carro em movimento, você ainda sente um vento na mão, criado pelo seu próprio movimento, isso é pressão de aríete. 

A NGC 4858 viaja a 90.000 km/h pelo aglomerado de Coma. Foi medido brilhantes aglomerados azuis de luz estelar em suas grandes caudas de gás, indicando formação estelar recente. Como a pressão de impacto não é forte o suficiente para arrancar estrelas e gás, essas estrelas tiveram que nascer nas próprias caudas.

Para entender o impacto da pressão de aríete na galáxia sem o efeito da rotação, a equipe subtraiu a rotação da galáxia de suas observações. Isso deixou os movimentos no gás devido apenas à pressão de aríete. Estranhamente, a equipe descobriu que o gás na base da cauda estava se movendo na direção oposta ao que eles esperavam. Acredita-se que o gás pode, na verdade, ser um vento galáctico que agora está caindo de volta para o disco. A pressão de aríete primeiro empurra o gás para fora ao longo do lado do disco que está girando com o vento, onde pode ser removido com muito mais facilidade. Mas o gás também continua girando e, ao atingir o outro lado do disco, seu movimento vai contra a pressão do vento de impacto.

A equipe simulou galáxias em uma espécie de túnel de vento e observou um mecanismo semelhante emergir, especialmente para galáxias que atingem o vento de lado. Essa imagem pode surgir para galáxias sem qualquer tipo de estrutura espiral, mas NGC 4858 possui braços espirais fortes, sendo isso que produz as caudas em formato de orelhas de coelho.

As duas estruturas em formato de orelhas de coelho que são notadas nesta galáxia são provavelmente dois componentes inteiros de braços espirais que foram completamente removidos, e estão em diferentes estágios evolutivos. O recuo de gás frio para uma galáxia como esta nunca foi observado antes de forma tão clara e inequívoca.

Essa descoberta é apenas um dos resultados do levantamento ALMA-JELLY, que visa revelar como diferentes galáxias interagem com o ambiente cósmico mais amplo. O estudo das interações da NGC 4858 com seu ambiente fornece uma janela para algumas das condições mais extremas do Universo.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Sky & Telescope

Estrutura cósmica colossal descoberta em aglomerado de galáxias

Astrônomos descobriram a maior nuvem conhecida de partículas energéticas ao redor de um aglomerado de galáxias, abrangendo quase 20 milhões de anos-luz.

© NASA (aglomerado de galáxias PLCK G287.0+32.9)

Esta nova imagem composta, feita com raios X do Observatório de Raios X Chandra da NASA (azul e roxo), dados de rádio do radiotelescópio MeerKAT (laranja e amarelo) e uma imagem óptica do PanSTARRS (vermelho, verde e azul), mostra o aglomerado de galáxias PLCK G287.0+32.9.

A descoberta desafia teorias antigas sobre como as partículas permanecem energizadas ao longo do tempo. Em vez de ser energizada por galáxias próximas, esta vasta região parece ser energizada por ondas de choque gigantes e turbulência que se movem através do gás quente entre as galáxias.

Localizado a cinco bilhões de anos-luz da Terra, PLCK G287.0+32.9 é um enorme aglomerado de galáxias que tem despertado o interesse dos astrônomos desde sua primeira detecção em 2011. Estudos anteriores detectaram duas relíquias brilhantes, ondas de choque gigantes que iluminaram as bordas do aglomerado. Mas eles não detectaram a vasta e tênue emissão de rádio que preenche o espaço entre elas. Novas imagens de rádio revelam que todo o aglomerado está envolto em um tênue brilho de rádio, quase 20 vezes o diâmetro da Via Láctea, sugerindo que algo muito maior e mais poderoso está em ação.

Uma nuvem de partículas energéticas deste tamanho nunca foi observada neste aglomerado de galáxias ou em qualquer outro. O detentor do recorde anterior, Abell 2255, abrange aproximadamente 16,3 milhões de anos-luz.

Nas profundezas da região central do aglomerado, a equipe detectou um halo de rádio com aproximadamente 11,4 milhões de anos-luz de diâmetro, o primeiro de seu tamanho visto em 2,4 GHz, uma frequência de rádio onde halos deste tamanho geralmente não são visíveis. As descobertas levantam questões, pois fornecem fortes evidências da presença de elétrons de raios cósmicos e campos magnéticos estendidos até a periferia dos aglomerados. No entanto, ainda não está claro como esses elétrons se aceleraram em distâncias tão grandes. Halos de rádio muito extensos são geralmente visíveis apenas em frequências mais baixas porque os elétrons que os produzem perderam energia.

A descoberta oferece aos pesquisadores uma nova maneira de estudar os campos magnéticos cósmicos, uma das principais questões sem resposta na astrofísica, que pode ajudar os cientistas a entender como os campos magnéticos moldam o Universo em escalas maiores.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy and Astrophysics.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics