Os astrônomos capturaram uma das imagens mais nítidas do “renascimento” de um buraco negro, revelando uma explosão dramática comparável a um “vulcão cósmico” espalhado por quase um milhão de anos-luz de espaço.
A descoberta centra-se na galáxia J1007+3540, onde os cientistas observaram o buraco negro supermassivo no seu núcleo reiniciando subitamente jatos poderosos depois de ter estado inativo durante quase 100 milhões de anos.
Jatos colidem com ambiente extremo de aglomerado de galáxias
Observações de rádio mostram que a Via Láctea está envolvida numa luta tumultuada. Os jatos recém-reativados do buraco negro estão sendo empurrados para fora, apenas para serem torcidos e comprimidos pela imensa pressão do enorme aglomerado de galáxias circundante.
Os resultados da pesquisa foram publicados em Avisos mensais da Royal Astronomical Society e é baseado em observações de instrumentos de rádio altamente sensíveis. Estes incluem o Low Frequency Array (LOFAR) da Holanda e o Giant Meterwave Radio Telescope (uGMRT) atualizado da Índia.
Evidências de que buracos negros entram em erupção repetidamente
Embora a maioria das galáxias contenha buracos negros supermassivos, apenas uma pequena fração produz jatos gigantes de plasma magnetizado que emitem ondas de rádio. J1007+3540 é notável porque exibe claramente múltiplos ciclos de atividade, indicando que o seu buraco negro central liga e desliga durante longos períodos de tempo.
As imagens mostram jatos internos compactos e brilhantes que marcam a atividade recente. Ao seu redor há uma região maior de plasma antigo e desbotado, deixado para trás por erupções vulcânicas anteriores. Este material mais antigo parece ter sido esticado e comprimido pelas condições adversas do aglomerado estelar circundante.
“É como assistir a um vulcão cósmico entrar em erupção novamente depois de ter estado quieto durante muitos anos, exceto que este vulcão é grande o suficiente para formar estruturas no espaço que se estendem por quase um milhão de anos-luz”, disse o investigador principal, Shobha Kumari, do Midnapur City College, na Índia.
“Esta dramática camada de jatos jovens dentro de lóbulos mais velhos e exaustos é uma assinatura de núcleos galácticos ativos episódicos – galáxias com um motor central que está constantemente ligando e desligando em escalas de tempo cósmicas.”
Cientistas descobrem raros núcleos galácticos ativos esporádicos
O estudo foi conduzido por Kumari com o Dr. Sabyasachi Pal 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 espetaculares de um AGN episódico interagindo com um aglomerado de jatos, com o gás quente circundante dobrando, comprimindo e torcendo os jatos”, explicou o Dr.
Pressão extrema molda jatos de buraco negro
J1007+3540 está embutido em um aglomerado estelar gigante cheio de gás extremamente quente. Isto cria pressões externas intensas, muito maiores do que as comumente observadas na maioria das galáxias de rádio. À medida que os jatos se expandem para fora, eles são forçados a dobrar e torcer à medida que interagem com esse ambiente denso.
Imagens do LOFAR mostram que o lobo norte da Via Láctea está severamente comprimido e distorcido. Os dados mostraram que o fluxo sinuoso de plasma parecia ser empurrado lateralmente pelo gás circundante.
Ao mesmo tempo, as observações do uGMRT indicam que esta região comprimida possui um espectro de rádio ultra-íngreme. Isto significa que as partículas ali existentes são muito antigas e perderam a maior parte da sua energia, realçando ainda mais o impacto das condições extremas do aglomerado.
Galáxias moldadas pelo seu entorno
Outra característica marcante é uma longa e tênue cauda de emissão que se estende em direção ao sudoeste. Esta estrutura sugere que o plasma magnetizado foi arrastado através do aglomerado, deixando uma trajetória de propagação que durou milhões de anos.
Os investigadores dizem que isto mostra que a galáxia não só produz jatos poderosos, mas também é remodelada pelo ambiente que a rodeia.
Obtenha insights sobre os ciclos dos buracos negros e a evolução das galáxias
Sistemas como o J1007+3540 fornecem pistas valiosas sobre o comportamento dos buracos negros ao longo do tempo. Eles ajudam os cientistas a compreender com que frequência os buracos negros alternam entre estados ativos e silenciosos, como os jatos mudam à medida que envelhecem e como o ambiente circundante altera a estrutura de galáxias inteiras.
A combinação de nova atividade, tamanho enorme e fortes influências ambientais fazem desta galáxia um exemplo importante da evolução galáctica. Em vez de crescer de forma suave e estável, o processo parece envolver uma tensão constante entre poderosas explosões de buracos negros e a pressão do ambiente cósmico circundante.
Ao estudar este sistema, os astrônomos estão aprendendo mais sobre:
- Com que frequência um buraco negro alterna entre as fases ativa e silenciosa
- Como o antigo plasma de rádio interage com o gás quente de aglomeração
- Como erupções recorrentes remodelam as galáxias ao longo do tempo
o que acontece a seguir
A equipe planeja usar instrumentos de maior resolução para fazer observações mais detalhadas. O seu objetivo era examinar mais de perto a região central do J1007+3540 e acompanhar como o jato recém-reiniciado se move através deste ambiente complexo.
Compreender galáxias como J1007+3540 é fundamental para descobrir como os buracos negros afetam o seu entorno e como as próprias galáxias crescem, fecham e tornam-se novamente ativas ao longo do tempo cósmico.
