“Vulcão Cósmico” Entra em Erupção Novamente: Buraco Negro Desperta Após 100 Milhões de Anos

Um buraco negro reiniciado em J1007+3540 revela como a atividade episódica de jatos e a pressão do aglomerado moldam galáxias de rádio gigantes.

Astrônomos capturaram novas e impressionantes imagens de rádio de uma galáxia gigante, J1007+3540, onde um buraco negro supermassivo reiniciou dramaticamente seus jatos após quase 100 milhões de anos de silêncio. Crédito: Shutterstock 

Astrônomos capturaram uma das imagens mais nítidas já registradas de um buraco negro retornando à atividade, em uma vasta radiogaláxia onde a atividade se estende por quase um milhão de anos-luz no espaço. O fenômeno foi comparado a um "vulcão cósmico", com enormes jatos irrompendo novamente do núcleo da galáxia.

A descoberta ocorreu quando pesquisadores detectaram a renovação da emissão de jatos do buraco negro supermassivo no centro de J1007+3540. Após quase 100 milhões de anos de inatividade, o buraco negro reiniciou suas atividades, lançando poderosos fluxos de plasma magnetizado em seu entorno.

Observações de rádio mostram a galáxia presa em um confronto turbulento entre os jatos recém-reativados e a intensa pressão do aglomerado de galáxias massivo que a circunda. A interação está longe de ser tranquila, com os jatos visivelmente curvados, comprimidos e perturbados pelo ambiente denso.

Os resultados foram publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . As imagens foram obtidas utilizando dois radiointerferômetros de alta sensibilidade: o Low Frequency Array (LOFAR) na Holanda e o Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) da Índia, em sua versão atualizada.

Um buraco negro volta a funcionar

A maioria das galáxias grandes contém um buraco negro supermassivo, mas apenas uma minoria produz jatos de rádio extensos que podem abranger centenas de milhares de anos-luz. De acordo com a equipe internacional responsável pelo estudo, J1007+3540 se destaca por fornecer evidências claras de explosões repetidas. Seu motor central foi ativado, desativado e reativado em escalas de tempo cósmicas.

Os novos dados de rádio revelam um jato interno brilhante e compacto que marca o recente despertar do buraco negro, afirmou a pesquisadora principal Shobha Kumari, do Midnapore City College, na Índia. Ao redor dele, há um casulo mais amplo de plasma mais antigo e menos intenso, remanescente de erupções anteriores. Esse material envelhecido foi distorcido e comprimido pelas condições extremas dentro do aglomerado de galáxias, preservando um registro em camadas da atividade passada e presente.

Esta imagem do LOFAR DR2 de J1007+3540, sobreposta a uma imagem óptica do Pan-STARRS, mostra um jato interno compacto e brilhante, indicando o despertar do que havia sido um buraco negro supermassivo "adormecido" no centro da gigantesca radiogaláxia. Crédito: LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari et al.

“É como assistir a um vulcão cósmico entrar em erupção novamente após eras de calmaria — só que este é grande o suficiente para esculpir estruturas que se estendem por quase um milhão de anos-luz no espaço”, acrescentou Kumari. 

“Essa dramática sobreposição de jatos jovens dentro de lóbulos mais antigos e exauridos é a assinatura de um AGN episódico – uma galáxia cujo motor central continua ligando e desligando em escalas de tempo cósmicas.” 

A pesquisa foi realizada por Kumari e pelos coautores Dr. Sabyasachi Pal, do Midnapore City College, Dr. Surajit Paul, professor associado do Manipal Centre for Natural Sciences, na Índia, e Dr. Marek Jamrozy, da Universidade Jagiellonian, na Polônia.

A pressão do aglomerado remodela os jatos.

“J1007+3540 é um dos exemplos mais claros e espetaculares de núcleo galáctico ativo episódico com interação jato-aglomerado, onde o gás quente circundante curva, comprime e distorce os jatos”, disse o Dr. Pal. 

J1007+3540 reside dentro de um enorme aglomerado de galáxias repleto de gás extremamente quente. Esse ambiente cria uma pressão externa enorme – muito maior do que a experimentada pela maioria das radiogaláxias. À medida que os jatos reativados são expelidos, eles são curvados, comprimidos e distorcidos pela interação com o meio denso. 

A imagem do LOFAR revela que o lóbulo norte está comprimido e dramaticamente distorcido, dizem os autores, mostrando uma assinatura curva de refluxo de plasma que parece ser empurrada lateralmente pelo gás circundante. 

A imagem do uGMRT também mostra que essa região comprimida possui um espectro de rádio extremamente acentuado, o que significa que as partículas ali presentes são extremamente antigas e perderam grande parte de sua energia – outro sinal da forte influência do aglomerado. 

A longa e tênue cauda de emissão difusa que se estende para sudoeste conta uma história igualmente dramática, dizem os pesquisadores. Ela mostra que o plasma magnetizado está sendo arrastado em uma grande extensão através do ambiente do aglomerado, deixando para trás um rastro tênue com milhões de anos. Isso, acrescentam eles, sugere que a galáxia não está apenas produzindo jatos, mas também sendo moldada e esculpida pelo poderoso ambiente ao seu redor.

A atividade episódica revela a evolução da galáxia

Sistemas como o J1007+3540 são extremamente valiosos para os astrônomos. Eles revelam como os buracos negros se ativam e desativam, como os jatos evoluem ao longo de milhões de anos e como os ambientes de aglomerados podem remodelar toda a estrutura morfológica de uma radiogaláxia.

As mesmas imagens com legendas mostrando o lóbulo norte comprimido, a assinatura curva do refluxo de plasma e o jato interno do buraco negro. Crédito: LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari et al.

A combinação de atividade reiniciada, escala gigantesca e forte pressão ambiental faz de J1007+3540 um exemplo útil da evolução galáctica em ação. Os autores afirmam que isso demonstra que o crescimento das galáxias não é pacífico nem gradual, mas sim uma batalha entre o poder explosivo dos buracos negros e a pressão esmagadora dos ambientes em que vivem.

§  Ao estudar essa galáxia, os astrônomos estão obtendo informações raras sobre:

§  Com que frequência os buracos negros transitam entre fases ativas e inativas?

§  Como o plasma de rádio envelhecido interage com o gás quente em aglomerados de galáxias

§  Como erupções repetidas remodelam o ambiente de uma galáxia ao longo do tempo cósmico.

A equipe de pesquisa agora planeja usar observações mais sensíveis e de alta resolução para analisar ainda mais profundamente o núcleo de J1007+3540 e rastrear como os jatos reiniciados se propagam por esse ambiente turbulento.

Compreender sistemas como o J1007+3540 ajuda os cientistas a desvendar como as galáxias crescem, se desativam e despertam novamente, e como enormes ambientes cósmicos podem moldar, curvar, distorcer e até sufocar os jatos que tentam escapar de seu motor central.

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