Astrónomos do NRL (Naval Research Laboratory) dos EUA, em conjunto com cientistas do USNO (U.S. Naval Observatory) e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, utilizando instrumentos do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) da NSF (National Science Foundation), confirmaram o primeiro sistema triplo conhecido em que todas as três galáxias albergam buracos negros supermassivos que se alimentam ativamente e que brilham intensamente no rádio.

O sistema, catalogado como J1218/1219+1035 e localizado a cerca de 1,2 mil milhões de anos-luz da Terra, contém três galáxias em interação, cujos buracos negros supermassivos centrais estão todos a acretar ativamente material e a brilhar intensamente no rádio. Observações de alta resolução do VLA (Very Large Array) e do VLBA (Very Long Baseline Array) revelam um núcleo compacto e emitindo radiação de sincrotrão em cada galáxia, confirmando que as três albergam NGAs (núcleos galácticos ativos) alimentados por buracos negros em crescimento. Este facto faz de J1218/1219+1035 o primeiro "NGA triplo no rádio" confirmado e apenas o terceiro sistema de NGA triplo conhecido no Universo próximo.

As três galáxias em J1218/1219+1035 foram apanhadas no ato de fusão, com separações nucleares de cerca de 22 e 97 mil anos-luz, formando um grupo dinamicamente ligado cujas características de maré traçam as suas interações mútuas. Estes sistemas triplos são uma previsão fundamental, mas raramente observada, da evolução hierárquica das galáxias, em que grandes galáxias como a Via Láctea crescem colidindo e fundindo-se repetidamente com companheiras mais pequenas. Ao captar três buracos negros que se alimentam ativamente no mesmo grupo em fusão, as novas observações proporcionam um excelente laboratório para testar a forma como os encontros entre galáxias conduzem o gás para os centros galácticos e desencadeiam o crescimento dos buracos negros.

J1218/1219+1035 foi originalmente assinalado como um sistema invulgar usando dados no infravermelho médio do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, que sugeriam a existência de pelo menos dois NGAs obscurecidos num par de galáxias em interação. A espetroscopia ótica de seguimento confirmou um NGA num núcleo e revelou uma assinatura "composta" noutro núcleo, mas deixou ambígua a verdadeira natureza da terceira galáxia, porque a sua emissão podia também resultar da formação estelar ou de choques. Só com as novas imagens ultranítidas do VLA no rádio - a frequências de 3, 10 e 15 GHz - é que os astrónomos descobriram núcleos de rádio compactos precisamente alinhados com as três galáxias óticas, demonstrando que cada uma delas alberga um NGA que é brilhante em emissões de rádio e que provavelmente conduz jatos ou fluxos de pequena escala.

Imagem ótica do DeCaLS grz e imagens rádio do VLA de J1218/1219+1035. Crédito: Schwartzman et al, The Astrophysical Journal Letters (2025)

Os espetros de rádio dos três núcleos mostram assinaturas consistentes com emissão de sincrotrão não-térmico do NGA, incluindo duas fontes com espetros tipicamente íngremes e uma terceira com um espetro ainda mais íngreme que pode indicar atividade de jato não resolvida. As observações do VLBA, embora não detetem um núcleo compacto à escala de milissegundos de arco, estabelecem um limite de brilho-temperatura para a galáxia central que excede o que se espera apenas da formação estelar, apoiando ainda mais uma origem NGA para a emissão rádio. Em conjunto, estas medições confirmam que J1218/1219+1035 não é apenas um NGA triplo, mas um NGA excecionalmente ativo no rádio em que os três buracos negros simultaneamente "iluminam-se" no céu.

"Galáxias ativas e triplas como estas são incrivelmente raras, e apanhar uma no meio de uma fusão dá-nos um lugar na primeira fila para ver como as galáxias massivas e os seus buracos negros crescem juntos", disse a Dra. Emma Schwartzman do NRL dos EUA, líder do estudo. "Ao observar que todos os três buracos negros deste sistema são brilhantes no rádio e lançam ativamente jatos, passámos da teoria para a realidade e abrimos uma nova janela para o ciclo de vida dos buracos negros supermassivos".

Para caracterizar J1218/1219+1035, a equipa utilizou o VLA na sua configuração A de mais alta resolução, obtendo imagens de subsegundo de arco em múltiplas frequências para isolar o núcleo rádio de cada galáxia. As observações complementares do VLBA a 4,9 GHz permitiram obter informações à escala de milissegundos sobre a compacidade e a temperatura de brilho da fonte central. Estão planeadas imagens no infravermelho próximo e observações em raios X para mapear as estruturas de maré das galáxias com mais detalhe e sondar o fluxo altamente energético de cada AGN, construindo uma imagem mais completa deste raro sistema triplo.

Com apenas dois outros sistemas confirmados de NGA triplo conhecidos localmente, expandir a amostra de tais objetos é crucial para compreender a frequência com que os buracos negros múltiplos interagem e acabam por se fundir. A descoberta de J1218/1219+1035 realça o poder de combinar a seleção no infravermelho médio com imagens de rádio sensíveis e de alta resolução para descobrir sistemas complexos de NGAs que podem estar escondidos ou ser ambíguos nos comprimentos de onda óticos e de raios X. Os investigadores sugerem que os levantamentos futuros e o seguimento direcionado com instalações como o VLA e o VLBA serão essenciais para revelar mais NGAs triplos e rastrear a forma como os buracos negros triplos moldam o crescimento das galáxias ao longo do tempo cósmico.

// NRAO (comunicado de imprensa)
// NRL dos EUA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

Buraco negro supermassivo:
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NGAs (Núcleos Galácticos Ativos):
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Radiação de sincrotrão:
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VLA (Karl G. Jansky Very Large Array):
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NRAO
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VLBA (Very Long Baseline Array):
NRAO
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