Um ‘boomerang duplo’ de retrolavagem de buracos negros se esconde nesta enorme galáxia de rádio.
Observada através de um telescópio normal, a galáxia PKS 2014-55 é uma mancha de luz brilhante que não é notável. Mas olhe novamente em comprimentos de onda de rádio e você verá que a galáxia está escondendo um tesouro gigantesco e brilhante no centro – e X marca o local.
O PKS 2014-55 é uma galáxia de rádio em forma de X (XRG), um tipo incomum de galáxia que se parece com um enorme X no céu noturno quando fotografada em comprimentos de onda de rádio. Os braços longos do X – cada um cerca de 100 vezes mais que a Via Láctea – são na verdade uma sopa extremamente rápida de partículas e campos magnéticos, lançados pelo buraco negro central da galáxia e viajando milhões de anos-luz no espaço, muito além da borda da galáxia.
Grandes jatos de energia de rádio são comuns em galáxias com buracos negros famintos em seus centros (até a Via Láctea tem duas “bolhas” de energia de rádio em torno de seu intestino). No entanto, a maioria desses jatos vem em pares ordenados que parecem formar uma linha reta ou uma protuberância redonda quando vistos de longe. De acordo com William Cotton, astrônomo do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), na Virgínia, que estuda XRGs, menos de 10% das fontes de rádio cósmicas conhecidas assumem uma forma X distinta como esta.
“Você vê quatro coisas saindo desta galáxia”, disse Cotton, principal autor de um novo estudo sobre a galáxia e a pergunta é: como as coisas foram ficar assim?”
Agora, Cotton e seus colegas podem ter uma resposta. Em um novo estudo publicado em 7 de maio no servidor de pré-impressão arXiv e aceito para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pesquisadores do NRAO e do Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO) usaram o enorme telescópio MeerKAT no sul Deserto Karoo da África para capturar a imagem mais detalhada de um XRG de todos os tempos. A imagem, mostrada acima, revela que o X estranho saindo do centro da PKS 2014-55 aparentemente não é um X.
“Na verdade, é uma forma de ‘bumerangue duplo'”, disse Cotton. “Isso significa que algo na galáxia está desviando o fluxo para essas asas secundárias”.
De acordo com Cotton e o novo estudo, a forma estranha da galáxia pode ser explicada por uma teoria conhecida como “modelo de retorno hidrodinâmico”. Aqui está o que está acontecendo, em poucas palavras: primeiro, o buraco negro central da galáxia consome matéria por milhões de anos, até experimentar uma indigestão cósmica. O buraco negro lança dois jatos de matéria no espaço, cada um viajando em direções opostas a uma velocidade incrível.
Eventualmente (dezenas de milhares de anos depois), esses jatos explodem no halo gasoso da galáxia, viajando para o espaço intergalático. A pressão se acumula lentamente nos jatos à medida que eles viajam cada vez mais longe da galáxia, forçando finalmente algum material em cada jato a se virar e fluir de volta para o centro novamente. Esse fenômeno é conhecido como “refluxo”.
O refluxo é comum em galáxias ativas, disse Cotton, mas geralmente todo o material retornado incha no meio da galáxia, em vez de saltar para o lado. No PKS 2014-55, o halo quente de poeira e gás da galáxia é inclinado de tal maneira que o fluxo de retorno é realmente “desviado” para fora da galáxia, dando a cada jato uma aparência de bumerangue.
Para Cotton e seus colegas, essa longa história cósmica ficou evidente simplesmente observando os contornos do fluxo de jato na imagem do MeerKAT – “Observamos a imagem por cerca de 10 segundos e apenas dissemos ‘sim, é isso'”. Cotton disse. Mas enquanto a equipe analisava o brilho dos jatos, mais detalhes surgiram.
Segundo Cotton, essa imagem mostra não uma, mas três explosões de buracos negros separados por dezenas de milhões de anos. Os dois pontos brancos perto do centro da imagem mostram o evento mais recente, com dois lóbulos de energia começando a se expandir para fora do buraco negro e entrar na galáxia. Além destes, os dois longos lóbulos azuis são os restos decadentes de dois jatos que surgiram do buraco negro há cerca de 10 milhões de anos, disse Cotton.
“E, se você olhar ao redor das bordas dos jatos, existe o que chamamos de ‘casulo’ – o resíduo fraco de uma explosão ainda mais antiga”, acrescentou. “Isso é algo da ordem de 100 milhões de anos”.
O fato de todas as três gerações de jatos parecerem seguir o mesmo padrão bumerangue sugere que o refluxo hidrodinâmico explica a forma desse XRG, em vez de algum outro fenômeno (como a mudança de direção do buraco negro entre uma explosão de jato e a seguinte).
O mesmo modelo pode não explicar todas as galáxias em forma de X no universo – cada uma exige sua própria análise, disse Cotton. Mas, pelo menos no caso do PKS 2014-55, esse é um mapa do tesouro cósmico resolvido.
Publicado em 13/05/2020 17h46
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