694: DECIFRADA A PEDRA DE ROSETA DOS NÚCLEOS GALÁCTICOS ACTIVOS

Impressão de artista da região central da galáxia activa OJ 287 com um jacto predecessor. A precessão pode ou ser provocada por um buraco negro binário (inserção A) ou por uma disco de acreção desalinhado (inserção B).
Crédito: Axel M. Quetz/MPIA Heidelberg

Uma galáxia com pelo menos um buraco negro super-massivo activo – de nome OJ 287 – tem provocado muitas irritações e questões no passado. A radiação emitida por este objecto abrange uma ampla faixa – desde o rádio até às energias mais altas no regime TeV. A potencial periodicidade desta emissão óptica variável fez desta galáxia uma candidata a hospedar um buraco negro binário super-massivo no seu centro. O objecto foi assim rotulado como a “pedra de Roseta” dos núcleos galácticos activos, expressando a esperança de que pudesse ser um objecto prototípico e, uma vez decifrado, pudesse explicar as propriedades fundamentais dos buracos negros activos em geral. Agora, uma equipa internacional de astrónomos liderada por investigadores do Instituto Max Planck descobriu que o núcleo galáctico activo de OJ 287 gera um jacto ligeiramente predecessor numa escala de tempo de aproximadamente 22 anos. A precessão observada do jacto também poderá explicar a variabilidade na radiação da galáxia. Esta detecção resolve muitos enigmas de uma só vez e fornece uma chave para entender a variabilidade nos núcleos galácticos activos.

Os resultados foram publicados na edição de 21 de Junho da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Levámos muito tempo para decifrar os hieróglifos egípcios, as inscrições das pirâmides. Finalmente conseguimos com a ajuda da denominada Pedra de Roseta, encontrada em 1799. Esta estela foi inscrita com três versões do mesmo texto – uma em Egípcio Antigo usando hieróglifos, uma em escrita Demótica e a inferior em Grego Antigo. Percebendo que é o mesmo texto, os enigmáticos hieróglifos puderam ser decifrados e traduzidos com a ajuda da antiga língua grega. Esta descoberta abriu uma nova janela para entender a antiga cultura egípcia. Uma equipa de pesquisa decifrou agora o jacto de uma galáxia que foi apelidada de Pedra de Roseta dos blazares. Os blazares são núcleos galácticos activos onde um buraco negro super-massivo central está a ser alimentado.

A bem conhecida galáxia OJ 287, a uma distância de aproximadamente 3,5 mil milhões de anos-luz, hospeda pelo menos um buraco negro super-massivo com a massa de milhões ou milhares de milhões de sóis. O buraco negro super-massivo está activo e produz um jacto – uma corrente de plasma originária da região nuclear central na vizinhança do buraco negro. Este jacto é observável no rádio. A galáxia é também um alvo bem conhecido dos astrónomos ópticos. As flutuações do brilho desta galáxia, no visível, são lendárias e têm sido observadas desde o final do século XIX, fornecendo uma das mais extensas curvas de luz da Astronomia.

No entanto, apesar de décadas de observações rádio de muitas fontes de jactos e de muitos estudos sofisticados, os jactos permaneciam enigmáticos. Tradicionalmente, a origem das variações do brilho do jacto, observadas no rádio, era atribuída ao mecanismo de alimentação do jacto pelo sistema do buraco negro central. Por outro lado, as características móveis observadas nos jactos – chamadas nós – eram atribuídas a choques que viajam pelo jacto. Os cientistas procuraram uma ligação entre os dois fenómenos, mas isso não podia ser feito de forma consistente até agora.

A equipa de investigação, liderada por Silke Britzen do Instituto Max Planck para Radioastronomia em Bona, Alemanha, usou uma técnica inteligente de observação a fim de monitorizar em detalhe o jacto de OJ 287 perto do seu local de lançamento no buraco negro central. A técnica de radio interferometria envolve radiotelescópios espalhados pelo globo com o objectivo de construir um monstruoso telescópio virtual com o diâmetro da Terra, capaz de observar detalhadamente os centros das galáxias e de observar jactos próximos do buraco negro central.

Considerando um grande conjunto de dados que abrangem um longo período de tempo, a equipa encontrou agora uma forte indicação de que ambos os fenómenos têm a mesma origem: ambos os tipos de observações podem ser explicados somente pelo movimento do jato. O jacto, propriamente dito, está em precessão. Michal Zajacek, também do Instituto, responsável pela modelagem da precessão, afirma: “As variações de brilho resultam da precessão que induz uma variação do aumento Doppler quando o ângulo de visão do jacto muda. Foi realmente surpreendente quando descobrimos que não só o jacto tem precessão, como parece também seguir um movimento mais pequeno semelhante a uma nutação. O movimento combinado de precessão-nutação leva à variabilidade no rádio e também pode explicar algumas das erupções de luz.”

“Percebemos que é o mesmo processo físico que explica tanto a oscilação do jacto pelo céu como as variações de brilho da galáxia – que é a mudança de movimento do jacto. É tudo geometria, é tudo determinista. Não envolve magia,” comenta Silke Britzen. “Isto fornece uma oportunidade única para entender os jactos e a sua potencial origem na vizinhança imediata do buraco negro. Este jacto serve realmente como Pedra de Roseta e permitirá entender os jactos e os seus buracos negros activos de forma muito mais fundamental.”

Britzen e a sua equipa estão convencidos de que o cenário de precessão também pode explicar os 130 anos de erupções ópticas desta fonte mas, como sempre, são necessários mais dados e mais trabalho para uma confirmação final.

Permanece uma questão premente sobre a origem da precessão do jacto. A precessão é um processo físico bem conhecido dos piões ou até da própria Terra. O eixo de rotação do nosso planeta não é estável, mas orbita no espaço com um período de 26.000 anos devido à influência gravitacional do Sol e da Lua. Para a precessão do jacto em OJ 287, a equipa indicou dois cenários possíveis. “Ou temos um sistema com dois buracos negros super-massivos, com o disco que expele o jacto forçado a oscilar devido aos efeitos de maré do buraco negro secundário, ou um único buraco negro que interage com um disco de acreção desalinhado,” conclui Christian Fendt do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg.

De qualquer das maneiras, o jacto da galáxia activa OJ287 é um dos mais bem compreendidos até agora e certamente será usado para também decifrar outros jactos extra-galácticos. Poderá até ajudar a desvendar ainda mais a actividade enigmática dos buracos negros super-massivos.

Astronomia On-line
26 de Junho de 2018

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