Astrônomos encontram "cadáver" de um centro galáctico ativo; entenda

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 08 de Junho de 2021 às 20h30
Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Alguns buracos negros supermassivos no centro das galáxias estão constantemente se alimentando de gás e poeira circunvizinha. Quando isso acontece, eles emitem uma radiação que os astrônomos podem detectar com telescópios terrestres. Mas esses fenômenos não podem durar para sempre, e parece que uma equipe de pesquisadores acaba de encontrar um deles ao fim de sua “vida”.

O que são galáxias ativas

Ilustração de um quasar, um tipo de galáxia ativa (Imagem: Reprodução/Créditos: ESO/M. Kornmesser)

Astrônomos têm boas razões para deduzir que no centro de cada galáxia deve existir um buraco negro supermassivo, mas alguns eles são diferentes dos demais. É que nem todas essas bestas cósmicas devoradoras de matéria estão de fato devorando objetos. Entretanto, os que estão se alimentando emitem jatos relativísticos que podem atingir comprimentos maiores que as próprias galáxias hospedeiras.

Uma “galáxia ativa” é aquela que abriga um desses buracos negros emissores de radiação constante. Apesar do nome, toda essa atividade ocorre no centro galáctico, mas a radiação costuma ser tão intensa que tais galáxias se tornam os objetos de fontes persistentes de radiação eletromagnética mais luminosos do universo. A radiação de uma galáxia ativa é, segundo as teorias mais aceitas, o resultado da acreção de matéria pelo buraco negro.

Parte da luminosidade das galáxias ativas pode ser detectada nas faixas do ultravioleta, infravermelho, rádio e raios X, mas elas também emitem sinais em outras faixas do espectro eletromagnético. Podemos dividir esses sinais em duas categorias: os de grande escala, que são os fótons luminosos que percorrem milhares de anos-luz em velocidade vertiginosa pela região de gases ionizados; e os sinais de pequena escala, que são emitidos no núcleo galáctico propriamente dito, ou seja, no local onde repousa o buraco negro supermassivo.

Entre essas galáxias estão as Seyfert, os Quasares, as Radiogaláxias, entre outras. Contudo, os cientistas cogitam que haja um limite físico para a quantidade de massa que um buraco negro supermassivo pode ter, mas o que acontece quando esse limite é atingido? Essa pergunta pode estar prestes a encontrar uma resposta, graças ao estudo de pesquisadores da Universidade de Tohoku.

Um buraco negro supermassivo em crise alimentar

Imagem composta do Arp 187 obtida pelos telescópios VLA e ALMA, com lóbulos de jatos nas regiões de gás ionizado, enquanto o núcleo central está escuro, sem detecção de sinais (Imagem: Reprodução/ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/Ichikawa)

Com imagens de rádio de dois observatórios astronômicos — Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e Very Large Array (VLA) —, a equipe encontrou um sinal na radiogaláxia Arp 187, sugerindo que ali havia um núcleo ativo. Eles analisaram os dados e encontraram o lóbulo de uma grande região estendida de gás ionizado, ou seja, o sinal de grande escala característico da atividade de um buraco negro supermassivo que está se alimentando de matéria.

No entanto, eles não notaram nenhum dos chamados sinais de pequena escala no núcleo. Após uma análise mais aprofundada em vários comprimentos de onda, os pesquisadores não encontraram nenhum dos sinais indicadores de atividade de um buraco negro, com exceção dos sinais de grande escala, ou seja, dos fótons que se percorriam por um longo caminho de 3 mil anos-luz.

Em outras palavras, a região de gás ionizado estavam lá, brilhantes, mas neste núcleo não havia nenhum dos outros sinais que indicam a atividade de um buraco negro se alimentando. Isso sugere que o titã invisível não está mais consumindo nenhuma matéria — mais importante ainda, a atividade provavelmente cessou à pouco tempo, porque os últimos fótons produzidos pela atividade ainda estão viajando pela grande área. Afinal, levará 3 mil anos-luz até que cheguem na “borda” dessa região.

Quando um núcleo galáctico ativo morre, os sinais como emissão de rádio, infravermelho e raios-X tornam-se fracos. Então, para ver se este era mesmo o caso da Arp 187, os cientistas usaram o satélite de raios-X NuSTAR da NASA, “a melhor ferramenta” para observar a atividade desse tipo de objetos, de acordo com Kohei Ichikawa, um dos autores do estudo. "Ele permite a não detecção, então fomos capazes de descobrir que o núcleo está completamente morto", afirmou o cientista.

A diferença observacional entre um centro galáctico padrão (esquerda) e um "agonizante" (direita), de acordo com o estudo. No núcleo da galáxia à esquerda não há sinais fortes de qualquer comprimento de onda porque a atividade do AGN já está morta (Imagem: Reprodução/Ichikawa)

Esse resultado indica que o cessar da atividade de um núcleo galáctico ocorre em uma escala de tempo de 3 mil anos. Além disso, o núcleo se torna mais de mil vezes mais fraco durante esse tempo. O artigo foi escrito para o Meeting of the American Astronomical Society e a equipe de Ichikawa continuará a investigar os centros galácticos “agonizantes”, usando observações de alta resolução para analisar as entradas e saídas de gás para entender melhor como ocorreu o encerramento da atividade da Arp 187.

Fonte: Tohoku University

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