Buraco negro esfomeado devolve galáxia brilhante à escuridão

Levantamento CARS / ESO

Esta imagem, obtida com o instrumento MUSE montado no VLT do ESO, mostra a galáxia ativa Markarian 1018, a qual possui um buraco negro supermassivo no seu núcleo. Os ténues laços de luz são o resultado da sua interação e fusão com outra galáxia, num passado recente

Esta imagem, obtida com o instrumento MUSE montado no VLT do ESO, mostra a galáxia ativa Markarian 1018, a qual possui um buraco negro supermassivo no seu núcleo. Os ténues laços de luz são o resultado da sua interação e fusão com outra galáxia, num passado recente

O mistério da estranha mudança de comportamento de um buraco negro supermassivo situado no centro de uma galáxia distante foi resolvido por uma equipe internacional de astrónomos.

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, a equipe concluiu que o buraco negro está a atravessar um período difícil, por não estar sendo alimentado o suficiente para poder brilhar.

Muitas galáxias possuem um núcleo extremamente brilhante alimentado por um buraco negro supermassivo. Estes núcleos fazem das “galáxias ativas” alguns dos objetos mais brilhantes do Universo.

Pensa-se que resplandecem porque material quente brilha intensamente à medida que cai no buraco negro, um processo conhecido por acreção. Essa luz brilhante varia imenso entre diferentes galáxias ativas, e por isso os astrónomos as classificaram em diversos tipos segundo as propriedades da radiação que emitem.

Observou-se que algumas destas galáxias variam drasticamente em períodos de apenas 10 anos – um piscar de olhos em termos astronómicos.

No entanto, a galáxia ativa deste estudo, Markarian 1018, se destaca por ter mudado de tipo uma segunda vez, voltando à sua classificação original nos últimos cinco anos. Já tinham sido observadas algumas galáxias que apresentam também uma mudança completa de ciclo, porém nunca nenhuma tinha sido estudada com tanto detalhe.

A natureza instável de Markarian 1018 foi descoberta por acaso no rastreio CARS (Close AGN Reference Survey), um projeto de colaboração entre o ESO e outras organizações, que pretendeu juntar informação sobre 40 galáxias próximas com núcleos ativos.

As observações de rotina de Markarian 1018 com o instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), instalado no VLT do ESO, revelaram uma mudança surpreendente na emissão de radiação da galáxia.

“Ficamos espantados com a mudança rara e drástica de Markarian 1018”, disse Rebecca McElroy, autora principal do artigo científico que descreve estes resultados e estudante de doutoramento da Universidade de Sydney e do CAASTRO (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics).

“A observação ocasional desta galáxia tão perto da altura em que começou a desvanecer nos deu a oportunidade inesperada de compreender como funcionam estas galáxias”, explica Bernd Husemann, líder do projeto e autor principal de dois artigos associados à descoberta.

“Tivemos sorte em detectar este evento apenas 3 ou 4 anos após o início do declínio, o que nos possibilitou organizar campanhas de monitoração para estudar os detalhes da física de acreção em galáxias ativas que, de outro modo, não poderiam ser estudados”, descreve.

Mistério resolvido

A equipe de pesquisa tirou o maior partido desta oportunidade, tentando descobrir prioritariamente o processo que faz com que o brilho de Markarian 1018 varie de modo tão rápido.

Este fenómeno pode ser causado por uma quantidade de eventos astrofísicos, mas a equipe já pôs de parte o efeito do buraco negro ter puxado e consumido uma estrela individual, sendo igualmente improvável que haja obscurecimento por parte de gás existente.

O verdadeiro mecanismo responsável pela surpreendente variação de Markarian 1018 permaneceu um mistério após a primeira ronda de observações.

No entanto, a equipe conseguiu recolher dados adicionais com tempo de observação no Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e no Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Com estes novos dados o mistério acabou por ficar resolvido – o buraco negro vai se desvanecendo lentamente porque já não tem material para acretar.

“É possível que esta falta de matéria se deva ao facto da entrada de combustível ter sido interrompida“, disse Rebecca McElroy, acrescentando que “uma possibilidade intrigante é este efeito ser devido a interações com um segundo buraco negro supermassivo”.

A existência de um tal sistema binário de buracos negros é uma possibilidade clara em Markarian 1018, já que esta galáxia resulta da fusão entre duas galáxias, e cada uma das quais conteria muito provavelmente um buraco negro supermassivo no seu centro.

Continua a investigação sobre os mecanismos que atuam em galáxias ativas que, como Markarian 1018, mudam a sua aparência. “A equipe teve que trabalhar rapidamente para determinar o que é que estava fazendo com que a Markarian 1018 voltasse à escuridão,” comentou Bernd Husemann.

“Campanhas de monitoração que decorrem atualmente com os telescópios do ESO e outras infraestruturas permitirão explorar com muito mais detalhe o extraordinário mundo dos buracos negros ‘esfomeados’ e das galáxias ativas que variam.”

// CCVAlg

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