Astrônomos registram jatos de partículas saindo de buraco negro

Uma equipe internacional usou radiotelescópios espalhados pelo Hemisfério Sul e produziu a imagem mais detalhada de jactos de partículas emitidas de um buraco negro supermassivo numa galáxia vizinha.
"Estes jactos resultam de matéria que se aproxima do buraco negro, mas não sabemos ainda os detalhes de como se formam e de como se mantêm a eles próprios," afirma Cornelia Mueller, autora principal do estudo e estudante pós-doutorada da Universidade de Erlangen-Nuremberga na Alemanha. A nova imagem mostra uma região com menos de 4,2 anos-luz em comprimento -- menos que a distância entre o nosso Sol e a mais estrela mais próxima. Características no rádio, com tamanhos tão pequenos quanto 15 dias-luz, podem ser observadas, o que torna esta a imagem de mais alta-resolução de jactos galácticos já obtida. O estudo irá aparecer na edição de Junho da revista Astronomy and Astrophysics.
Imagem com dados em raios-X (azul) obtidos pelo Chandra, em microondas (laranja) e no visível, revelam os jactos e os lóbulos de rádio enamanados pelo buraco negro central de Centauro A. Crédito: ESO/WFI (visível); MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al. (microondas); NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al. (raios-X)
Mueller e sua equipe tiveram como alvo Centauro A (Cen A), uma galáxia vizinha com um buraco negro supermassivo com uma massa equivalente a 55 milhões de Sóis. Também conhecida como NGC 5128, Cen A está localizada a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância na direcção da constelação de Centauro e foi uma das primeiras fontes celestes de rádio a ser identificada com uma galáxia. No rádio, Cen A é um dos maiores e mais brilhantes objectos no céu, com quase 20 vezes o tamanho aparente da Lua Cheia. Isto é porque a galáxia no visível situa-se entre um par de lóbulos gigantes que emitem no rádio, cada com quase um milhão de anos-luz. Estes lóbulos estão cheios de matéria oriunda de jactos de partículas situados perto do buraco negro central da galáxia. Os astrónomos estimam que a matéria perto da base destes jactos viaje para fora a um terço da velocidade da luz. Usando uma rede intercontinental de nove radiotelescópios, os investigadores do projecto TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) foram capazes de observar "de perto" o reino interior da galáxia.  "Avançadas técnicas computacionais permitiram-nos combinar dados dos telescópios individuais e produzir imagens com o detalhe de um único telescópio gigante, quase com o tamanho da própria Terra," afirma Roopesh Ojha do Centro Aeroespacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, EUA.
À esquerda: a gigante galáxia elíptica NGC 5128 é a fonte de rádio conhecida como Centauro A. Vastos lóbulos que "brilham" no rádio (vistos aqui em laranja nesta composição óptica/rádio), prolongam-se por quase um milhão de anos-luz a partir da galáxia. À direita: a imagem no rádio do projecto TANAMI providencia o olhar mais detalhado dos jactos de um buraco negro supermassivo. A imagem revela os 4,16 anos-luz do jacto e do contrajacto, pouco menos que a distância entre o Sol e a sua estrela mais próxima. A imagem consegue resolver detalhes tão pequenos quanto 15 dias-luz. Não detectado entre os jactos está o buraco negro da galáxia com 55 milhões de massas solares. Crédito: esquerda - Observatório Capella (óptico), com dados no rádio por Ilana Feain, Tim Cornwell e Ron Ekers (CSIRO/ATNF), R. Morganti (ASTRON) e N. Junkes (MPIfR); direita - NASA/TANAMI/Müller et al.
A enorme libertação energética de galáxias como Cen A deriva da atracção do gás pelo buraco negro com a massa de milhões de vezes a massa do Sol. Através de processos ainda não muito bem compreendidos, alguma desta matéria é expelida em jactos que viajam na direcção oposta a uma fracção substancial da velocidade da luz. Imagens detalhadas da estrutura dos jactos vão ajudar os astrónomos a determinar como são formados. Os jactos interagem fortemente com o gás em redor, por vezes até mudando a velocidade de formação estelar de uma galáxia. Os jactos desempenham um papel importante mas pouco conhecido na formação e evolução das galáxias. O Telescópio Espacial de raios-gama Fermi da NASA detectou radiação muito energética oriunda da região central de Cen A. "Esta radiação é milhares de milhões de vezes mais energética do que as ondas de rádio que detectamos, e o local exacto da sua emissão permanece um mistério," afirma Matthias Kadler da Universidade de Wuerzburg na Alemanha e colaborador de Ojha. "Com o TANAMI, esperamos estudar os recantos mais profundos da galáxia e descobrir a sua localização."
Os astrónomos dão crédito aos melhoramentos continuados do LBA (Long Baseline Array) da Austrália para a esplêndida qualidade e resolução da imagem do TANAMI. O projecto conta ainda com telescópios na África do Sul, Chile e Antártica para explorar os jactos galácticos mais brilhantes do Hemisfério Sul.

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