Na mais extensa pesquisa desse tipo já realizada, uma equipe de cientistas encontrou um elo inequívoco entre a presença de buracos negros supermassivos que geram jatos emitidos em sinal de rádio de alta velocidade e a história de fusão de suas galáxias hospedeiras. Quase todas as galáxias que abrigam esses jatos foram descobertas em fusão com outra galáxia, ou geraram esses jatos recentemente. Os resultados dão um peso significante ao caso de os jatos serem o resultado de buracos negros em fusão e serão apresentados no Astrophysical Journal.
Uma equipe de astrônomos, usando Wide Field Camera 3 (WFC3) do Telescópio Espacial Hubble da NASA, conduziu uma grande pesquisa para investigar a relação entre as galáxias que passaram por fusões e a atividade dos buracos negros supermassivos em seus núcleos.
A equipe estudou uma grande seleção de galáxias com núcleos extremamente brilhantes – conhecidos como núcleos ativos galácticos (AGNs) – que acredita-se tenham sido o resultado de uma grande quantidade de matéria aquecida que circulou e foi consumida por um buraco negro supermassivo. Enquanto que a maior parte das galáxias, acreditava-se, abrigavam um buraca negro supermassivo, somente uma pequena porcentagem delas tinham essa luminosidade e poucas menos galáxias ainda estavam um passo mais a frente e formavam o que são conhecidos como jatos relativísticos. Os dois jatos de plasma de alta velocidade movem-se quase com a velocidade da luz e são emitidos em direções opostas com um ângulo reto com relação ao disco de matéria ao redor do buraco negro, estendendo-se por milhares de anos-luz no espaço. O material quente dentro dos jatos também origina ondas de rádio.
São esses jatos que o pesquisador Marco Chiaberge do Space Telescope Science Institute, nos EUA (também afiliado com a Universidade Johns Hopkins, EUA, e o INAF-IRA, na Itália) e sua equipe esperavam para confirmar o resultado de fusões galácticas.
A equipe inspecionou cinco categorias de galáxias por sinais visíveis de fusões recentes, ou de fusões em andamento – dois tipos de galáxias com jatos, dois tipos de galáxias que possuem núcleos luminosos, e um conjunto de galáxias regulares inativas.
“As galáxias que abrigavam jatos relativísticos emitiam uma grande quantidade de radiação em comprimentos de onda de rádio”, explica Marco. “Usando a WFC3 do Hubble, nós descobrimos que quase todas as galáxias com grande quantidade de emissão de rádio, implicavam na presença de jatos, eram associadas com fusões. Contudo, não eram só galáxias que continham jatos que mostravam evidências de fusões”.
“Nós descobrimos que a maior parte dos eventos de fusões em si, não resultavam na verdade na criação de AGNs com poderosas emissões de rádi”, adicionou o co-autor Roberto Gilli, do Osservatorio Astronomico di Bologna, na Itália. “Cerca de 40% das outras galáxias que nós observamos tinham também experimentado uma fusão, mas ainda não tinham conseguido produzir as espetaculares emissões de rádio e jatos de suas contrapartidas”.
Embora esteja claro agora que uma fusão galáctica é quase que certamente necessária para que uma galáxia abrigue um buraco negro supermassivo com jatos relativísticos, a equipe deduziu que é necessário ter condições adicionais que precisam ser cumpridas. Eles especulam que a colisão de uma galáxia com outra produz um buraco negro supermassivo com jatos, quando o buraco negro central gira rapidamente – possivelmente como o resultado do encontro de dois buracos negros com massas similares – à medida que o excesso de energia extraído da rotação do buraco negro possa alimentar os jatos.
“Existem duas maneiras pelas quais as fusões afetam provavelmente o buraco negro central. A primeira seria um aumento na quantidade de gás que está sendo levado em direção ao centro da galáxia, adicionando massa para ambos os buracos negros e para os discos de material ao seu redor”, explica Colin Norman, um co-autor do artigo. “Mas esse processo deveria afetar os buracos negros em todas as galáxias em fusão, e nem todas as galáxias em fusão com buracos negros emitem jatos, assim isso não é o suficiente para explicar como esses jatos surgem. A outra possibilidade é que uma fusão entre duas galáxias massivas faze com que dois buracos negros de massa similar também se fundam. Isso poderia ser que um particular tipo de fusão entre dois buracos negros produziria um único buraco negro supermassivo em rotação, criando assim os jatos relativísticos”.
Futuras observações usando tanto o Hubble como o Atacama Large Millimeter/submilllimeter Array, o ALMA, são necessárias para expandir a pesquisa mais adiante e continuar a tentar explicar esses poderosos e complexos processos.
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