Núcleo Ativo Galáctico perde luminosidade

Astrônomos parecem ter resolvido o mistério de um volátil comportamento de um buraco negro super massivo no centro de uma galáxia. Dados combinados do telescópio espacial de raio-x Chandra da NASA e outros sugerem que o buraco negro não está mais sendo alimentado suficientemente por combustível (matéria) para iluminar seus arredores.

Quando matéria atravessa o horizonte de evento de um buraco negro, uma parte dessa matéria é convertida em luz, fazendo com que o buraco negro emita muita luz energética a partir da borda de seu horizonte de evento.

Muitas galáxias têm um núcleo extremamente ativo alimentado por matéria que cai na direção de um buraco negro super massivo. Estes tão conhecidos como “Núcleo Ativo Galáctico” ou oficial e originalmente conhecidos como “Active Galactic Nuclei” (AGN), são um dos objetos mais brilhantes do universo.

Astrônomos classificam os AGN dentro de dois tipos baseando-se nas propriedades da luz que eles emitem. Um tipo de AGN tende a ser mais brilhante que o outro. Acredita-se geralmente que o brilho depende de um ou ambos destes dois fatores: O AGN pode ser obscurecido por gás e poeira em volta, ou obscurecido intrinsicamente por diminuição de combustível (matéria) que cai no horizonte de evento do buraco negro, alimentando-o.

Astrônomos têm observado que alguns AGN alternam uma vez entre esses dois tipos durante um período de apenas 10 anos, um piscar de olhos em termos astronômicos. Porém, o AGN associado à galáxia Markarian 1018 se destaca por ter alternado duas vezes até então, de fraco brilho para forte brilho na década de 80 e depois alternando de volta para fraco brilho dentro dos últimos 5 anos. Têm sido observados alguns AGN fazendo este ciclo completo de alternância, mas nunca antes com tal nível de detalhes. Durante a segunda alternância, o AGN da galáxia Markarian 1018 tornou-se oito vezes mais fraco em brilho no comprimento de onda de raio-x entre 2010 e 2016.

Depois da descoberta da inconstante natureza do AGN durante um projeto de pesquisa usando o telescópio terrestre VLT (Very Large Telescope) da Agência Espacial Europeia, astrônomos requisitaram e receberam tempo para observar isso com ambos; telescópio espacial de raio-x Chandra da NASA e o telescópio espacial Hubble da NASA. O gráfico de acompanhamento mostra o AGN em luz visível a partir do telescópio terrestre VLT (imagem da esquerda) com uma imagem a partir do telescópio espacial Chandra da região central da galáxia Markarian 1018 em raio-x mostrando o ponto de origem do AGN (imagem da direita).

Dados a partir de telescópios terrestres incluindo o telescópio VLT permitiram pesquisadores eliminarem um cenário em que o aumento de brilho do AGN foi causado pelo buraco negro perturbando e consumindo uma estrela solitária. Os dados do telescópio terrestre VLT também lançaram dúvidas sobre a possibilidade que mudanças na obscuridade causadas por gás e poeira tenham sido a causa da mudança de brilho do AGN.

Porém, o verdadeiro mecanismo responsável pela impressionante variação do AGN se manteve um mistério até que os dados do telescópio espacial Chandra e do telescópio espacial Hubble foram analisados. Observações feitas com o telescópio espacial Chandra entre 2010 e 2016 conclusivamente mostraram que a obscuridade causada por gás e poeira não foi responsável pelo declínio de brilho. Em vez disso, modelos baseados na luz visível e ultravioleta – detectadas pelo telescópio espacial Hubble, telescópio espacial de ultravioleta GALEX (Galaxy Evolution Explorer) e o telescópio terrestre SDSS (Sloan Digital Sky Survey) – do estado do brilho forte e fraco mostraram que o AGN tinha enfraquecido porque o buraco negro estava “faminto” de matéria. Esta diminuição de matéria caindo no buraco negro explica a diminuição gradual de raio-x a partir do AGN.

Uma possível explicação para esta “fome” é a ocorrência de uma perturbação no fluxo de matéria. Esta perturbação poderia ser causada pela interação gravitacional de um segundo buraco negro super massivo no sistema. Um sistema binário de buraco negro é possível uma vez que a galáxia Markarian 1018 é um produto de uma colisão e fusão de duas galáxias gigantes, com ambas provavelmente contendo um buraco negro super massivo em seu centro.

O estudo de buracos negros é muito importante porque é o mais próximo que conseguimos de estudar o espaço-tempo, o comportamento do espaço-tempo em eventos “normais”, como o espaço-tempo curvado aqui na Terra ou na nossa estrela mais próxima, o sol, é empírica e matematicamente compreendido, mas o comportamento do espaço-tempo em eventos extremos, isto é, na extrema curvatura do espaço-tempo no horizonte de evento, o espaço-tempo pode se comportar de uma maneira incoerente com respeito aos nossos cálculos. E assim, o que nos resta é um resultado matemático baseado no que conhecemos do espaço-tempo em circunstâncias normais. Entender um buraco negro é o mais próximo que nos aproximamos de verificar o espaço-tempo.

A lista de observatórios usados nesta descoberta também incluem o telescópio espacial de raio-x NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA e o telescópio espacial de ultravioleta Swift da NASA.

Dois papers, um com o primeiro autor astrônomo Bernd Husemann (que previamente trabalhou no Observatório Europeu do Sul e atualmente no Instituto Max Planck para Astronomia) e o outro com a astrofísica Rebecca McElroy (Universidade de Sydney), descrevendo esses resultados apareceram em uma edição de Setembro de 2016 no Jornal Astronomy & Astrophysics.

O Centro de Voo Espacial Marshall da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa espacial Chandra para a Diretoria de Missão Ciêntifica da NASA em Washington. O Observatório Astrofísico Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, controla a pesquisa cientifica do telescópio espacial Chandra e suas operações de voo.

Fonte: NASA

[Tradução, adição e adaptação: @jonathantorres19]