Galáxia NGC 1097

Imagem da galáxia NGC 1097, perfil nuclear da linha Hα (abaixo à esquerda), indicando a presença de um disco de gás (representado por um esquema acima à esquerda) girando com velocidades entre 5 000 e 10000 km/s em torno de um buraco negro central supermassivo

A NGC 1097 é uma galáxia espiral barrada com núcleo LINER e tipo SBbc. Esta galáxia foi estudada por Thaisa Storchi Bergmann com o objetivo de investigar a cinemática do gás emissor na região central. Para isto, foram obtidos espectros em torno da linha Hα (esta é uma linha de emissão do hidrogênio e é gerada quando um elétron passa do terceiro para o segundo nível de energia deste átomo, correspondendo a um comprimento de onda de 6563 Ångstrons). O espectro nuclear obtido mostrou um perfil da linha Hα com duplo pico e largura ~ 20 000 km/s. Analogamente aos casos anteriormente discutidos, esta observação foi interpretada como sendo devida a gás girando a alta velocidade (10 000 km/s ) em um disco de acresção. A figura abaixo mostra uma imagem da galáxia juntamente com o perfil espectral da linha Hα no espaço de velocidades (ou seja, o comprimento de onda da radiação já foi transformado em velocidade do gás). Um modelo simplificado para explicar o perfil é também apresentado: um disco de gás girando em torno do buraco negro central. Para se avaliar o significado das velocidades observadas, podemos fazer uma comparação: as máximas velocidades registradas para gás em rotação no disco de uma galáxia, devido ao potencial gravitacional da sua região central são da ordem de 250 a 300 km/s. Velocidades de rotação de milhares de km por segundo só podem ser produzidas por concentrações centrais de milhões a bilhões de massas solares dentro de regiões muito pequenas (de dias a meses-luz).

Através de um modelamento detalhado para o perfil de duplo pico da linha Hα, verificou-se que o mesmo pode ser reproduzido por emissão de um gás ionizado localizado nas partes externas de um disco de acreção em torno de um buraco negro supermassivo. Como o perfil é gerado nas partes externas do disco, a estrutura emissora é na verdade um anel. Uma hipótese para a formação deste anel é: uma estrela teria passado a uma distância do BN menor do que seu raio de maré. A enorme força de maré do BN sobre a estrela a destrói, e parte da matéria da estrela entra em órbita em torno do BN, formando o disco de gás (disco de acreção). Um esquema da captura de uma estrela por um buraco negro central é apresentado na figura ao lado(a partir de Rees 1997). O raio de maré é rt.

Estes resultados foram publicados em vários artigos científicos no periódico Astrophysical Journal: Storchi-Bergmann et al. 1993, ApJ, 410L,11; 1995, 443,617S; 1997, 489,87. Em Storchi-Bergmann et al. 2003, 598, 956, os autores modelaram a evolução do perfil de duplo pico, onde chegaram à conclusão que o disco (ou anel) é circular mas tem uma assimetria na sua emissão produzida por um braço espiral presente no disco. Desde da descoberta do perfil transiente no núcleo da NGC 1097, o mesmo tem sido monitorado por Storchi-Bergmann e colaboradores. De 1991 a 2001 fizeram-se observações anuais dos perfis, mas no final de 2010 e no ano de 2011 foram feitas observações semanais, e se descobriu que o perfil varia nestas escalas de tempo (uma semana), indicando que o raio médio do disco é da ordem de uma semana-luz. Além disso, através da variação das intensidades dos picos azul e vermelho do perfil de duplo pico, verificou-se também que o braço espiral dá uma volta completa num intervalo de tempo de 1 ano e meio ao invés de 5 anos e meio como tinha sido anteriormente encontrado a partir das observações anuais (1991-2001). Concluiu-se que o resultado anterior se deveu a uma amostragem muito esparsa das variações do perfil.

Fonte: http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/bn/