Um buraco negro "de lado" recorrendo a dados antigos e novas técnicas

Investigadores da NASA descobriram um caso intrigante de um buraco negro que parece estar inclinado, girando numa direção inesperada em relação à galáxia que o rodeia. Essa galáxia, chamada NGC 5084, é conhecida há anos, mas o segredo lateral do seu buraco negro central estava escondido em antigos arquivos de dados.

A descoberta foi possível graças a novas técnicas de análise de imagem desenvolvidas no Centro de Investigação Ames da NASA, em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia, para analisar dados de arquivo do Observatório de Raios X Chandra da agência espacial. 

A estrutura da galáxia NGC 5084, com dados do Observatório de raios X Chandra sobrepostos a uma imagem da galáxia no visível. Os dados do Chandra, em roxo, revelam quatro plumas de gás quente que emanam de um buraco negro supermassivo que gira "de lado" no núcleo da galáxia. Crédito: raios X - NASA/CXC, A. S. Borlaff, P. Marcum et al.; imagem ótica - M. Pugh, B. Diaz; processamento - NASA/USRA/L. Proudfit 

Usando os novos métodos, os astrónomos de Ames encontraram inesperadamente quatro longas plumas de plasma - gás quente e carregado - que emanam de NGC 5084. Um par de plumas estende-se para cima e para baixo do plano da galáxia. Um surpreendente segundo par, formando um "X" com o primeiro, encontra-se no plano da galáxia. As plumas de gás quente não são frequentemente observadas em galáxias e tipicamente apenas uma ou duas estão presentes.

O método que revela estas características inesperadas da galáxia NGC 5084 foi desenvolvido pelo investigador de Ames, Alejandro Serrano Borlaff, e colegas para detetar emissões de raios X de baixo brilho em dados do telescópio de raios X mais poderoso do mundo. O que viram nos dados do Chandra parecia tão estranho que procuraram imediatamente confirmá-lo, pesquisando nos arquivos de dados de outros telescópios e solicitando novas observações de dois poderosos observatórios terrestres.

O surpreendente segundo conjunto de plumas foi um forte indício de que esta galáxia albergava um buraco negro supermassivo, mas poderia ter havido outras explicações. Dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA e do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile revelaram então outra peculiaridade de NGC 5084: um pequeno disco interior, poeirento, a girar no centro da galáxia. Também este facto sugere a presença de um buraco negro e, surpreendentemente, este gira num ângulo de 90 graus em relação à rotação da galáxia; o disco e o buraco negro estão, de certa forma, orientados de lado.

As análises de acompanhamento de NGC 5084 permitiram aos investigadores examinar a mesma galáxia utilizando uma vasta gama do espetro eletromagnético - desde a luz visível, observada pelo Hubble, até aos comprimentos de onda mais longos observados pelo ALMA e pelo EVLA (Expanded Very Large Array) do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), perto de Socorro, Novo México, EUA.

Imagem, pelo Telescópio Espacial Hubble, do núcleo da galáxia NGC 5084. Uma linha escura e vertical perto do centro mostra a curva de um disco poeirento que orbita o núcleo, cuja presença sugere a existência de um buraco negro supermassivo no seu interior. O disco e o buraco negro partilham a mesma orientação, totalmente inclinados em relação à orientação horizontal da galáxia. Crédito: NASA/STScI, M. A. Malkan, B. Boizelle, A.S. Borlaff; WFPC2 WFC3/IR/UVIS do Hubble

"Foi como ver uma cena do crime com múltiplos tipos de luz", disse Borlaff, que é também o primeiro autor do artigo científico que relata a descoberta. "Juntar todas as imagens revelou que NGC 5084 mudou muito no seu passado recente". 

"A deteção de dois pares de plumas de raios X numa galáxia é excecional", acrescentou Pamela Marcum, astrofísica em Ames e coautora da descoberta. "A combinação da sua estrutura invulgar, em forma de cruz, com o disco poeirento orientado de lado, dá-nos uma visão única da história desta galáxia".

Normalmente, os astrónomos esperam que a energia de raios-X emitida por grandes galáxias seja distribuída uniformemente numa forma geralmente esférica. Quando isso não acontece, como quando se concentra num conjunto de plumas de raios X, os astrónomos sabem que um acontecimento importante perturbou a galáxia.

Possíveis momentos dramáticos na sua história, que poderiam explicar o buraco negro tombado e o duplo conjunto de plumas de NGC 5084, incluem uma colisão com outra galáxia e a formação de uma chaminé de gás superaquecido que se desprende da parte superior e inferior do plano galáctico.

Serão necessários mais estudos para determinar que evento ou eventos levaram à estranha estrutura atual desta galáxia. Mas é já claro que a arquitetura nunca antes vista de NGC 5084 só foi descoberta graças a dados de arquivo - alguns com quase três décadas - combinados com novas técnicas de análise.

O artigo científico que apresenta esta investigação foi publicado a 18 de dezembro na revista The Astrophysical Journal. O método de análise de imagem desenvolvido pela equipa - denominado SAUNAS (Selective Amplification of Ultra Noisy Astronomical Signal) - foi descrito na revista The Astrophysical Journal em maio de 2024.

Fonte: Astronomia OnLine