Descoberta de um buraco negro supermassivo por meio de um eco de luz com 3000 anos

 Composição rádio de Arp 187 obtida pelo telescópios VLA e ALMA (azul: VLA a 4,86 GHz, verde: VLA a 8,44 GHz, vermelho: ALMA a 133 GHz). A imagem mostra claramente lóbulos de jato bimodal, mas o núcleo central (centro da imagem) está escuro/não deteção. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ichikawa et al.

Os buracos negros supermassivos ocupam o centro das galáxias, com massas que variam de um milhão a 10 mil milhões de massas solares. Alguns estão numa fase brilhante chamada "núcleo galáctico ativo" (ou NGA). Os NGAs acabarão por desvanecer, pois há um limite máximo de massa para os buracos negros supermassivos; os cientistas há muito que se perguntam quando é que isso acontecerá. 

Kohei Ichikawa, da Universidade de Tohoku (Japão), e o seu grupo de investigação podem ter descoberto por acidente um núcleo galáctico ativo no final da sua vida, após captar um sinal NGA da galáxia Arp 187. 

Observando as imagens de rádio da galáxia com dois observatórios astronómicos - o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e o VLA (Very Large Array) - encontraram um lóbulo de jato, um sinal característico de um núcleo galáctico ativo. 

A diferença observacional entre um NGA (esquerdo) e um NGA moribundo (direita) descoberta por este estudo. No núcleo galáctico ativo moribundo, o núcleo é muito ténue em qualquer comprimento de onda porque a atividade cessou, enquanto a região ionizada estendida ainda é visível por mais ou menos 3000 anos-luz dado que a luz demora este tempo para atravessar a região. Crédito: Ichikawa et al.

No entanto, não notaram nenhum sinal do núcleo, indicando que a atividade do NGA pode já estar silenciosa. Após uma análise mais aprofundada dos dados em vários comprimentos de onda, descobriram que todos os indicadores de pequena escala de um núcleo galáctico ativo estavam "apagados", enquanto que os de grande escala ainda eram brilhantes. Isto ocorre porque o NGA foi recentemente extinto, muito provavelmente nos últimos 3000 anos. 

Assim que um núcleo galáctico ativo morre, as características em pequena escala de um NGA tornam-se fracas porque mais fontes de fotões também são desligadas. Mas a região de gás ionizado em grande escala ainda é visível, pois os fotões levam cerca de 3000 anos a alcançar a orla da região. A observação da atividade anterior de um NGA é conhecida como eco de luz. 

"Usámos o satélite de raios-X NuSTAR da NASA, atualmente a melhor ferramenta para observar a atividade de um núcleo galáctico ativo," disse Ichikawa. "Permite a não deteção, de modo que fomos capazes de descobrir que o núcleo está completamente morto." 

Os achados indicam que o NGA se desliga ao longo de uma escala de 3000 anos, durante o qual o núcleo se torna 1000 vezes mais fraco. 

Ichikawa, coautor de um artigo científico apresentado durante a 238.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, diz que vão continuar a investigar núcleos galácticos ativos moribundos no futuro. "Vamos procurar mais NGAs moribundos usando um método semelhante ao usado neste estudo. Também vamos obter as observações de acompanhamento de alta resolução espacial necessárias para investigar os fluxos de gás, o que pode esclarecer como ocorreu o cessar de atividade do núcleo galáctico ativo."

Fonte: Astronomia OnLine