ARLA/CLUSTER: GALÁXIAS EM FUSÃO QUEBRAM O SILÊNCIO DE RÁDIO

[João Costa > CT1FBF]

   <http://cdn.spacetelescope.org/archives/images/large/heic1511a.jpg>Esta
impressão de artista ilustra como os jatos velozes oriundos de buracos
negros supermassivos podem parecer. Estes fluxos de plasma são o resultado
da extração de energia da rotação de um buraco negro supermassivo à medida
que consome o disco rodopiante de matéria que o rodeia. Estes jatos têm uma
emissão muito forte no rádio.
Crédito: ESA/Hubble, L. Calçada (ESO)
(clique na imagem para ver versão maior)

Na mais extensa pesquisa do seu tipo já realizada, uma equipa de cientistas
encontrou uma relação inequívoca entre a presença de buracos negros
supermassivos que alimentam jatos velozes que emitem sinais de rádio e a
história da fusão das suas galáxias hospedeiras. Descobriu-se que quase
todas as galáxias que contêm estes jatos estão ou a fundir-se com outra
galáxia, ou fizeram-no recentemente. Os resultados dão peso significativo
ao caso dos jatos como o produto de buracos negros em fusão e serão
publicados na revista The Astrophysical Journal.

Uma equipa de astrónomos usou o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) a
bordo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para realizar um grande
levantamento sobre a relação entre as galáxias que sofreram fusões e a
atividade dos buracos negros supermassivos nos seus núcleos.

A equipa estudou uma grande variedade de galáxias com centros extremamente
luminosos - conhecidos como núcleos galácticos ativos (NGAs) - que se pensa
serem o resultado de grandes quantidades de matéria aquecida que circula em
redor e é consumida por um buraco negro supermassivo. Embora se pense que a
maioria das galáxias albergue um buraco negro supermassivo, apenas uma
pequena percentagem são assim tão luminosos e ainda menos dão um passo em
frente e formam o que é conhecido como jatos relativistas. Os dois jatos de
plasma altamente velozes movem-se quase à velocidade da luz e fluem para
fora em sentidos opostos e perpendicularmente ao disco de matéria que
rodeia o buraco negro, estendendo-se milhares de anos-luz para o espaço. O
material quente dentro dos jatos é também a origem das ondas de rádio.

São estes jatos que Marco Chiaberge do STScI (igualmente da Universidade
Johns Hopkins, EUA e do INAF-IRA, Itália) e a sua equipa esperavam
confirmar como o resultado de fusões galácticas.

A equipa examinou cinco categorias de galáxias em busca de sinais visíveis
de fusões recentes ou em curso - dois tipos de galáxias com jatos, dois
tipos de galáxias que tinham núcleos luminosos mas que não tinham jatos, e
um conjunto de galáxias inativas regulares.
<http://cdn.spacetelescope.org/archives/images/large/heic1511b.jpg>Esta
imagem obtida pelo Telescópio Hubble da NASA mostra uma seleção de galáxias
usadas no setudo para confirmar a ligação entre as fusões e os jatos
velozes dos buracos negros supermassivos. Estas galáxias têm fortes
emissões de rádio, o que significa que os buracos negros supermassivos aí
abrigados estão a expelir grandes quantidades de plasma. No canto superior
esquerdo tempo 3C 297, no canto inferior esquerdo está 3C 454.1 e à direita
encontra-se a galáxia 3C 356.
Crédito: NASA, ESA, M. Chiaberge (STScI)
(clique na imagem para ver versão maior)

"As galáxias que abrigam estes jatos relativistas libertam grandes
quantidades de radiação no rádio," explica Marco. "Ao usar a câmara WFC3 do
Hubble, descobrimos que quase todas as galáxias com grandes quantidades de
emissão de rádio, o que implica a presença de jatos, estavam associadas com
fusões. No entanto, não eram só as galáxias que continha jatos as únicas a
mostrar evidências de fusões!"

Outros estudos já tinham mostrado uma forte relação entre a história das
fusões de uma galáxia e os altos níveis de radiação no rádio, o que sugere
a presença de jatos relativistas escondidos no centro da galáxia. No
entanto, este estudo é muito mais extenso e os resultados são muito claros,
o que significa que agora pode ser dito com quase toda a certeza que os
NGAs de rádio, isto é, galáxias com jatos relativistas, são o resultado de
fusões galácticas.

"Nós descobrimos que a maioria dos eventos de fusão propriamente ditos não
resultam na criação de NGAs com uma poderosa emissão de rádio," afirma o
coautor Roberto Gilli do Osservatorio Astronomico di Bologna, Itália.
"Cerca de 40% das outras galáxias que observámos também atravessam um
período de fusão e no entanto falharam em produzir as espetaculares
emissões de rádio e os jatos dos seus homólogos."

Embora seja agora muito claro que uma fusão galáctica é quase certamente
necessária para uma galáxia albergar um buraco negro supermassivo com jatos
relativistas, a equipa deduz que devem haver condições adicionais que
precisam ser atingidas. Eles especulam que a colisão de uma galáxia com
outra produz um buraco negro supermassivo com jatos quando este buraco
negro central roda mais depressa - possivelmente como resultado de um
encontro com outro buraco negro de massa similar - Ã  medida que o excesso
de energia extraída da rotação alimenta os jatos.

"Há duas maneiras das fusões provavelmente afetarem o buraco negro central.
A primeira seria um aumento na quantidade de gás atraído para o centro da
galáxia, acrescentando massa tanto ao buraco negro como ao disco matéria em
seu redor," explica Colin Norman, coautor do artigo. "Mas este processo
deve afetar os buracos negros em todas as fusões galácticas e, apesar
disso, nem todas as galáxias em fusão que têm buracos negros acabam com
jatos, por isso não é suficiente para explicar a origem destes jatos. A
outra hipótese é que uma fusão entre duas galáxias gigantescas faz com que
dois buracos negros de massa semelhante também se fundam. Pode ser que uma
determinada classe de fusão entre dois buracos negros produza um único
buraco negro supermassivo e veloz, o que explica a produção dos jatos."

Serão necessárias observações futuras usando tanto o Hubble como o ALMA
(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) do ESO para melhorar e
expandir ainda mais o estudo, e para continuar a lançar luz sobre estes
processos complexos e poderosos.

*Links:*

*Notícias relacionadas:*
NASA (comunicado de imprensa) <http://www.spacetelescope.org/news/heic1511/>
Artigo científico (arXiv.org) <http://arxiv.org/abs/1505.07419>
PHYSORG <http://phys.org/news/2015-05-large-hubble-survey-link-mergers.html>
UPI
<http://www.upi.com/Science_News/2015/05/28/Galactic-mergers-responsible-for-supermassive-black-holes-relativistic-jets/9011432821380/>

*Fusões galácticas:*
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_merger>

*Buraco negro supermassivo:*
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Supermassive_black_hole>


*Núcleo galáctico ativo:*Wikipedia
<http://en.wikipedia.org/wiki/Active_galactic_nucleus>

*Jatos relativistas:*
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet#Relativistic_jet>


*Telescópio Espacial Hubble:*Site dos 25 anos do Hubble
<http://hubble25th.org/>
Hubble, NASA <http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/#.VJ02FAj0>
ESA <http://www.esa.int/esaSC/SEM106WO4HD_index_0_m.html>
STScI <http://www.stsci.edu/resources/>
SpaceTelescope.org <http://spacetelescope.org/>
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
<http://archive.stsci.edu/>

Fonte : Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve.
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