Os astrônomos capturaram uma das imagens mais nítidas de um buraco negro “renascido” em ação, revelando uma explosão dramática que foi comparada a um “vulcão espacial” que se estende por quase um milhão de anos-luz no espaço.
A descoberta centra-se na galáxia J1007+3540, onde os cientistas observaram um buraco negro supermassivo no seu núcleo que subitamente reacendeu os seus poderosos jatos depois de permanecer adormecido durante quase 100 milhões de anos.
Colisões de aeronaves com o ambiente extremo de um aglomerado de galáxias
Observações de rádio mostram que a galáxia está numa luta violenta. Os jatos recentemente reativados do buraco negro são empurrados para fora, apenas para serem distorcidos e comprimidos pela intensa pressão do enorme aglomerado de galáxias que o rodeia.
As descobertas foram publicadas em Avisos mensais da Royal Astronomical Society e são baseados em observações com instrumentos de rádio altamente sensíveis. Estes incluem o Low Frequency Array (LOFAR) na Holanda e o Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) atualizado na Índia.
Evidência de repetidas erupções de buracos negros
Embora a maioria das galáxias contenha buracos negros supermassivos, apenas uma pequena fração deles cria enormes jatos de plasma magnetizado que emitem ondas de rádio. J1007+3540 destaca-se porque mostra claramente múltiplos ciclos de atividade, indicando que o seu buraco negro central está ligado e desligado há muito tempo.
As imagens mostram um jato interno compacto e brilhante que sinaliza atividade recente. Ao seu redor há uma grande área de plasma antigo e desbotado deixado por erupções anteriores. Este material antigo parece esticado e comprimido pelas condições adversas do aglomerado circundante.
“É como assistir a um vulcão cósmico reaparecer após séculos de dormência – exceto que este é grande o suficiente para esculpir estruturas que se estendem por quase um milhão de anos-luz no espaço”, disse o pesquisador principal Shobha Kumari, do Midnapore City College, na Índia.
“Esta dramática camada de jatos jovens dentro de lóbulos mais velhos e esgotados é a marca registrada de um AGN episódico – uma galáxia cujo motor central continua a ligar e desligar ao longo do tempo cósmico.”
Os cientistas identificaram um raro AGN episódico
A pesquisa foi conduzida por Kumari junto com o Dr. Sabyasachi Paul do Midnapore City College, o Dr. Surajit Paul do Centro Manipal de Ciências Naturais na Índia e o Dr.
“J1007+3540 é um dos exemplos mais claros e impressionantes de um AGN episódico com uma interação jato-cluster, onde o gás quente circundante dobra, comprime e distorce o jato”, explicou o Dr. Pal.
Pressão extrema forma jatos de buracos negros
O J1007+3540 está incorporado em um enorme aglomerado cheio de gás extremamente quente. Isto cria uma forte pressão externa, muito maior do que a normalmente vista na maioria das rádio-galáxias. À medida que os jatos se expandem para fora, eles são forçados a dobrar e torcer à medida que interagem com esse meio denso.
As imagens LOFAR mostram que o lobo norte da galáxia está altamente comprimido e deformado. Os dados mostram um fluxo de plasma curvo que parece ser empurrado lateralmente pelo gás circundante.
Enquanto isso, observações do uGMRT mostram que esta região comprimida possui um espectro de rádio ultra-íngreme. Isto significa que as partículas ali existentes são muito antigas e perderam grande parte da sua energia, enfatizando ainda mais o impacto das condições extremas do aglomerado.
Uma galáxia moldada pelo seu entorno
Outra característica marcante é a longa e tênue cauda da emissão, que se estende para sudoeste. Esta estrutura mostra que o plasma magnetizado é arrastado através do aglomerado, deixando para trás um rastro difuso que persiste por milhões de anos.
Segundo os investigadores, isto indica que a galáxia não só cria jatos poderosos, mas também é remodelada pelo seu ambiente.
Uma revisão dos ciclos dos buracos negros e da evolução das galáxias
Sistemas como o J1007+3540 oferecem pistas valiosas sobre como os buracos negros se comportam ao longo do tempo. Eles ajudam os cientistas a compreender com que frequência os buracos negros alternam entre estados ativos e inativos, como os jatos mudam à medida que envelhecem e como os ambientes podem alterar a estrutura de galáxias inteiras.
A combinação de novas atividades, enorme escala e fortes influências ambientais fazem desta galáxia um exemplo importante de como as galáxias evoluem. Em vez de crescer de forma suave e constante, este processo parece envolver uma tensão constante entre as poderosas explosões dos buracos negros e a pressão do ambiente espacial circundante.
Ao estudar este sistema, os astrônomos obtêm informações sobre:
- Com que frequência os buracos negros alternam entre fases ativas e quiescentes
- Como o antigo plasma de rádio interage com o gás quente de cluster
- Como as erupções periódicas mudam a forma de uma galáxia ao longo do tempo
O que acontecerá a seguir
A equipe de pesquisa planeja fazer observações ainda mais detalhadas utilizando instrumentos de maior resolução. O seu objetivo é observar mais de perto a região central do J1007+3540 e acompanhar como os jatos recentemente reiniciados navegam neste ambiente complexo.
Compreender galáxias como J1007+3540 é fundamental para descobrir como os buracos negros afetam os seus ambientes e como as próprias galáxias crescem, fecham e tornam-se novamente ativas ao longo do tempo cósmico.
