VLA REVELA NOVO OBJETO PERTO DE BURACO NEGRO SUPERMASSIVO DE FAMOSA GALÁXIA
26 de maio de 2017
Impressão de artista do recém-descoberto buraco negro supermassivo secundário em órbita do buraco negro supermassivo central da galáxia Cygnus A.
Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
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Apontando o VLA (Very Large Array) a uma galáxia famosa pela primeira vez em duas décadas, uma equipa de astrónomos teve uma grande surpresa, descobrindo que um objeto novo tinha aparecido perto do núcleo da galáxia. O objeto, concluíram os cientistas, ou é um tipo muito raro de explosão de supernova ou, mais provavelmente, uma explosão de um segundo buraco negro orbitando próximo do buraco negro primário, central e supermassivo da galáxia.
Os astrónomos observaram Cygnus A, uma galáxia bem conhecida e frequentemente estudada, descoberta pelo pioneiro da radioastronomia Grote Reber em 1939. A descoberta, no rádio, foi combinada com uma imagem no visível em 1951 e a galáxia, a cerca de 800 milhões de anos-luz da Terra, foi um dos primeiros alvos do VLA após a sua construção no início da década de 1980. As imagens detalhadas do VLA, publicadas em 1984, produziram grandes avanços na compreensão dos cientistas dos "jatos" velozes de partículas subatómicas movidas para o espaço intergaláctico pela energia gravitacional de buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias.
"Este novo objeto pode ter muito a contar-nos sobre a história desta galáxia," afirma Daniel Perley, do Instituto de Investigação de Astrofísica da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido, autor principal do artigo que anuncia a descoberta publicado na revista The Astrophysical Journal.
"As imagens de Cygnus A, da década de 1980, pelo VLA, marcaram o estado da capacidade de observação nessa época," comenta Rick Perley, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). "Devido a isso, não voltámos a observar Cygnus A até 1996, quando novos componentes eletrónicos do VLA fornecera uma nova gama de frequências de rádio para as nossas observações." O novo objeto não aparece nas imagens obtidas na altura.
"No entanto, a atualização do VLA que foi concluída em 2012 tornou-o num telescópio muito mais poderoso, de modo que queríamos observar Cygnus A usando as novas capacidades do VLA," salienta Perley.
Daniel e Rick Perley, juntamente com Vivek Dhawan e Chris Carilli, ambos do NRAO, começaram as novas observações em 2015 e continuaram-nas em 2016.
"Para nossa surpresa, encontrámos uma nova característica proeminente perto do núcleo da galáxia que não aparecia em nenhuma das imagens publicadas anteriormente. Esta nova característica é brilhante o suficiente para que definitivamente pudesse ser observada nas imagens anteriores, caso nada tivesse mudado," diz Rick Perley. "Isto significa que deve ter-se ligado algures entre 1996 e agora," acrescenta.
Os cientistas então observaram Cygnus A com o VLBA (Very Long Baseline Array) em novembro de 2016, claramente detetando o novo objeto. Um ténue objeto infravermelho também pode ser visto no mesmo local em observações do Keck e do Telescópio Espacial Hubble, originalmente feitas entre 1994 e 2002. Os astrónomos infravermelhos, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, atribuíram o objeto a um denso grupo de estrelas, mas o dramático aumento de brilho no rádio está a forçar uma nova análise.
O que é este novo objeto? Com base nas suas características, os astrónomos concluíram que deve ser uma explosão de supernova ou uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo perto do centro da galáxia. Apesar de quererem observar o comportamento futuro do objeto para ter a certeza, realçam que o objeto permaneceu muito brilhante demasiado tempo para ser consistente com qualquer tipo conhecido de supernova.
"Devido a este brilho extraordinário, consideramos a explicação de supernova improvável," afirma Dhawan.
Apesar do novo objeto estar definitivamente separado do buraco negro supermassivo central de Cygnus A, por cerca de 1500 anos-luz, tem muitas das características de um buraco negro supermassivo que rapidamente se alimenta de material circundante.
"Nós pensamos ter encontrado um segundo buraco negro supermassivo nesta galáxia, indicando que se fundiu com outra galáxia num passado recente, astronomicamente falando," explica Carilli. "Estes dois seriam um dos pares mais próximos de buracos negros supermassivos já descobertos e provavelmente vão fundir-se no futuro."
Os astrónomos sugeriram que o segundo buraco negro tornou-se visível ao VLA nos últimos anos porque encontrou uma nova fonte de material para devorar. Esse material, dizem, pode ser ou gás perturbado pela fusão das galáxias ou uma estrela que passou perto o suficiente do buraco negro secundário para ser destruída pela sua poderosa gravidade.
"Observações subsequentes vão ajudar a resolver algumas dessas questões. Além disso, se este objeto é realmente um buraco negro secundário, poderemos ser capazes de encontrar outros em galáxias semelhantes," explica Daniel Perley.
Imagens rádio da região central de Cygnus A, obtidas pelo VLA (laranja), sobrepostas numa imagem do Telescópio Espacial Hubble, de 1989 e 2015.
Crédito: Perley, et al., NRAO/AUI/NSF, NASA
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Imagem de 1989 (esquerda) e de 2015 (direita) da região central de Cygnus A.
Crédito: Perley, et al., NRAO/AUI/NSF
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