Os astrónomos capturaram a imagem mais nítida de sempre de um buraco negro “renascido” em ação, revelando uma explosão dramática que foi comparada a um “vulcão cósmico” que se estende por quase um milhão de anos-luz.
A descoberta centra-se na galáxia J1007+3540, onde os cientistas observaram um buraco negro supermassivo no centro, reiniciando subitamente jatos poderosos depois de ter estado adormecido durante cerca de 100 milhões de anos.
Jatos de colisão com ambientes extremos de aglomerados de galáxias
Observações de rádio mostram que a galáxia está envolvida numa luta tumultuada. Os jatos recentemente ativados do buraco negro estão empurrando para fora, apenas para serem distorcidos e comprimidos pela intensa pressão do enorme aglomerado de galáxias que o rodeia.
Os resultados são publicados Boletim Mensal da Royal Astronomical Society e com base em observações de instrumentos de rádio altamente sensíveis. Estes incluem o Low Frequency Array (LOFAR) na Holanda e o Upgraded Giant Metrowave Radio Telescope (uGMRT) na Índia.
Evidência de repetidas erupções de buracos negros
Embora a maioria das galáxias contenha buracos negros supermassivos, apenas uma pequena fração produz jatos massivos 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 esteve ligado e desligado durante um longo período de tempo.
As imagens revelam um jato interno brilhante e compacto que sinaliza atividade recente. Possui uma área maior ao seu redor, deixada pelo plasma desbotado da erupção anterior. Este material mais antigo parece esticado e comprimido pelas condições adversas do aglomerado circundante.
“É como assistir a um vulcão cósmico entrar em erupção novamente após uma pausa – exceto que é grande o suficiente para criar estruturas que abrangem quase um milhão de anos-luz no espaço”, disse o pesquisador principal Shobha Kumari, do Medinipur City College, na Índia.
“Esta dramática camada de jatos jovens dentro de lóbulos velhos e cansados é o que constitui um AGN episódico – uma galáxia cujo motor central liga e desliga em escalas de tempo cósmicas.”
Cientistas detectam um raro AGN episódico
Kumari conduziu a pesquisa junto com o Dr. Sabyasachi Pal do Medinipur City College, o Dr.
“J1007+3540 é um dos exemplos mais claros e espetaculares de AGN episódico com interações jato-cluster, onde o gás quente circundante dobra, comprime e distorce os jatos”, explicou o Dr. Pal.
Pressão extrema molda jatos de buraco negro
O J1007+3540 está incorporado em um enorme aglomerado cheio de gás extremamente quente. Isto cria fortes pressões externas, muito superiores às normalmente observadas 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 ambiente mais denso.
Imagens do LOFAR mostram que o lobo norte da galáxia está fortemente comprimido e distorcido. Os dados revelam um fluxo curvo de plasma que parece ser empurrado lateralmente pelo gás circundante.
Enquanto isso, observações do uGMRT indicam que esta região comprimida possui um espectro de rádio ultra-íngreme. Isto significa que as partículas são muito antigas e perderam energia, destacando ainda mais o efeito das condições extremas do aglomerado.
Uma galáxia moldada pelo seu entorno
Outra característica interessante é uma longa e tênue cauda de emissão que se estende para sudoeste. Esta estrutura mostra plasma magnetizado sendo arrastado através do aglomerado, deixando para trás uma cauda larga que persiste por milhões de anos.
Segundo os investigadores, isto indica que a galáxia não está apenas a produzir jatos poderosos, mas também a ser remodelada pelo ambiente que a rodeia.
Insights sobre os ciclos dos buracos negros e a evolução das galáxias
Sistemas como o J1007+3540 fornecem 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 com a idade e como os ambientes circundantes podem alterar a composição de galáxias inteiras.
A combinação de atividade renovada, escala massiva e fortes efeitos ambientais fazem desta galáxia um exemplo importante de como as galáxias evoluem. Em vez de crescer de forma suave e constante, o processo parece envolver uma tensão contínua entre poderosas explosões de buracos negros e a pressão do ambiente cósmico circundante.
Ao estudar este sistema, os astrónomos estão a obter informações sobre:
- Com que frequência os buracos negros alternam entre fases ativas e quiescentes?
- Quantos anos o plasma de rádio interage com o gás quente de aglomeração
- Como erupções repetidas remodelam uma galáxia ao longo do tempo
O que vem a seguir
A equipa de investigação planeia realizar observações mais detalhadas utilizando instrumentos de maior resolução. O seu objetivo é examinar mais de perto a região central do J1007+3540 e acompanhar como os jatos recentemente relançados se movem através deste ambiente complexo.
Compreender galáxias como J1007+3540 é fundamental para desvendar como os buracos negros afetam o seu entorno e como as próprias galáxias crescem, fecham e reativam ao longo do tempo cósmico.
