Astrônomos capturam uma explosão excepcional de raios gama de um blazar.

Astrônomos realizaram observações de interferometria de linha de base muito longa (VLBI) de um blazar com forte emissão de raios gama, conhecido como TXS 2013+370. As observações, publicadas em 19 de novembro no servidor de pré-impressões arXiv , resultaram na detecção de um excepcional clarão de raios gama proveniente desse objeto.

Imagens de intensidade total de TXS 2013+370 de 11 de fevereiro de 2021. Esquerda: 22 GHz; canto superior direito: 43 GHz; canto inferior direito: 86 GHz. Crédito: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2511.15601

Jatos apontados para o nosso planeta

De forma geral, os blazares são objetos quase-estelares muito compactos (quasares) associados a buracos negros supermassivos (SMBHs) nos centros de galáxias elípticas gigantes e ativas. Eles pertencem a um grupo maior de galáxias ativas que abrigam núcleos galácticos ativos (AGN) e são as fontes mais comuns de raios gama fora da nossa galáxia. A característica principal dos blazares são jatos relativísticos apontados quase exatamente para a Terra.

Os blazares podem ser divididos em duas classes, com base em suas propriedades de emissão óptica: quasares de rádio de espectro plano (FSRQs), que apresentam linhas de emissão óptica proeminentes e largas, e objetos BL Lacertae (BL Lacs), que não as apresentam.

Capturando uma erupção de raios gama

TXS 2013+370 é um poderoso blazar emissor de raios gama com um desvio para o vermelho de aproximadamente 0,86, localizado próximo ao plano galáctico. Ele abriga um buraco negro supermassivo com uma massa estimada em cerca de 400 milhões de massas solares.

Desde 6 de dezembro de 2020, o TXS 2013+370 começou a apresentar uma emissão elevada de raios gama, que evoluiu para uma atividade de erupção. Uma equipe de astrônomos liderada por Giorgos Michailidis, da Universidade Aristóteles de Tessalônica, na Grécia, decidiu iniciar observações VLBI deste blazar com o Very Long Baseline Array (VLBA), o que permitiu capturar a erupção de raios gama com detalhes sem precedentes.

"Neste trabalho, realizamos observações VLBI polarimétricas de TXS 2013+370 em 22, 43 e 86 GHz durante uma explosão excepcional de GeV em 11 de fevereiro de 2021, alcançando resoluções angulares de até ∼0,1 mas. Este é o primeiro estudo VLBI polarimétrico multifrequencial desta fonte", escrevem os pesquisadores.

Desvendando a estrutura do jato

Primeiramente, as observações do flare revelaram que TXS 2013+370 é uma fonte compacta, dominada por um núcleo, com uma estrutura de jato curva que se estende para sudoeste a partir da região brilhante do núcleo. As imagens mostram que o blazar consiste em um núcleo dominante e vários componentes de jato distintos, com a estrutura geral do jato tornando-se cada vez mais bem resolvida em frequências mais altas. 

As observações revelaram que o jato curvo de TXS 2013+370 contém um componente recém-surgido, que recebeu a designação N2. Este componente está localizado a cerca de 60 microssegundos de arco do núcleo do blazar e está associado a uma atividade multi-comprimento de onda intensificada.

Localização da erupção de raios gama

Descobriu-se que o local de emissão de raios gama do TXS 2013+370 fica além ou na borda da região de linhas largas (BLR). Isso faz com que o toro de poeira do blazar seja o principal reservatório de fótons, com fótons infravermelhos interceptados pelo jato e espalhados para raios gama também por meio da emissão Compton externa (EC). Uma forte correlação e defasagem temporal foram encontradas entre a variabilidade dos raios gama e a de 15 GHz, indicando que a atividade de alta energia precede a de rádio em cerca de 102 dias.

Ao comparar a erupção de raios gama de 2021 com a anterior, ocorrida em 2009, os autores do artigo concluíram que ambas localizam a emissão de raios gama na mesma região subparsec/parsec. Isso sugere que as variações de atraso refletem mudanças nas condições de opacidade, e não um local de dissipação em movimento.

Phys.org