A formação e aceleração de jatos relativísticos em galáxias ativas é um dos fenômenos mais intrigantes e menos compreendidos na astrofísica moderna. Esses jatos, que podem se estender por milhares de parsecs, são lançados a partir das proximidades de buracos negros supermassivos localizados nos centros das galáxias. A compreensão detalhada dos mecanismos que governam a colimação e aceleração desses jatos é essencial para desvendar os processos físicos subjacentes que ocorrem nas regiões mais internas dessas galáxias. Estudos recentes têm se concentrado em observar essas áreas com a mais alta resolução angular disponível, utilizando técnicas avançadas de interferometria de base muito longa (VLBI) em comprimentos de onda milimétricos.
Neste contexto, a galáxia NGC 1052, uma galáxia LINER (Low-Ionization Nuclear Emission-line Region), apresenta uma oportunidade única para estudar a formação de jatos relativísticos. Esta galáxia possui um buraco negro supermassivo em seu centro e é uma das poucas que exibe jatos bipolares, orientados quase no plano do céu. Observações anteriores sugerem a presença de um fluxo de acreção dominado por advecção (ADAF) embutido em um disco de acreção truncado, além de um toro denso que bloqueia a visão da região central em comprimentos de onda centimétricos. No entanto, observações em comprimentos de onda milimétricos conseguem penetrar essa estrutura absorvente, revelando detalhes cruciais sobre a região central e os processos de formação dos jatos.
O artigo “The putative center in NGC1052” publicado na revista Astronomy & Astrophysics em 2024, aborda a investigação da região central da galáxia NGC 1052, focando-se na aceleração e colimação dos jatos relativísticos bipolares. A galáxia NGC 1052 é um exemplo de galáxia LINER (Low-Ionization Nuclear Emission-line Region) e possui um buraco negro supermassivo no centro, com uma massa estimada em cerca de 108.2 massas solares.
O estudo utilizou observações realizadas com o Very Long Baseline Array (VLBA), o Global Millimeter VLBI Array (GMVA) e o Event Horizon Telescope (EHT) durante uma semana na primavera de 2017. O objetivo principal foi analisar o tamanho e o espectro contínuo da região central que contém o motor central e as bases dos jatos. Para isso, foi empregado um modelo de autoabsorção sincrotrônica para ajustar o espectro de rádio contínuo e combinou-se as medições de tamanho desde próximo ao motor central até cerca de 1 parsec para estudar a colimação dos jatos.
Pela primeira vez, NGC 1052 foi detectada com o EHT, fornecendo um tamanho da região central entre as bases dos jatos de 43 microsegundos de arco (µas) perpendicular aos eixos dos jatos, correspondendo a cerca de 250 raios de Schwarzschild (RS). Esta estimativa de tamanho apoia estudos anteriores do perfil de expansão dos jatos, que sugerem duas quebras no perfil a distâncias de cerca de 3 × 103 RS e 1 × 104 RS do núcleo. Além disso, estimou-se o campo magnético em 1,25 Gauss a uma distância de 22 µas do motor central, ajustando um espectro de autoabsorção sincrotrônica à característica de emissão mais interna, que mostra uma inversão espectral em cerca de 130 GHz. Assumindo um campo magnético puramente poloidal, isso implica um limite superior na força do campo magnético no horizonte de eventos de 2,6 × 104 Gauss, consistente com medições anteriores.
A estrutura complexa e de baixa luminosidade dos jatos duplos em NGC 1052 torna desafiadora a detecção da fonte em comprimentos de onda milimétricos. No entanto, as primeiras observações com o EHT demonstraram que a detecção é possível até pelo menos 230 GHz. Este estudo oferece uma visão através do denso toro circundante e na região central mais interna, onde os jatos são formados, permitindo resolver esta região e fornecer melhores restrições sobre sua expansão e força do campo magnético.
A galáxia NGC 1052 serve como uma ponte entre fontes dominadas por acreção, como Sgr A*, e fontes dominadas por jatos, como M 87, 3C84 ou Cyg A. Observações em raios-X sugerem que um fluxo de acreção dominado por advecção (ADAF) está embutido em um disco de acreção truncado. A galáxia hospeda um buraco negro supermassivo e é uma das poucas AGNs que revelam dois jatos, um para o leste e outro para o oeste, orientados próximos ao plano do céu. Um toro denso bloqueia a visão da região central em comprimentos de onda centimétricos, mas observações em comprimentos de onda milimétricos revelam uma característica de emissão central brilhante, isolada dos jatos a 86 GHz.
Para investigar a zona de aceleração e colimação em NGC 1052, a fonte foi observada a 230 GHz com o EHT e a 86 GHz com o GMVA em 2017. Essas novas observações foram combinadas com observações multifrequenciais do VLBA próximas à campanha do EHT em 2017 para estudar o comportamento espectral contínuo da região mais interna ao redor do motor central. As observações do GMVA e do EHT foram realizadas em um curto intervalo de tempo para minimizar os efeitos da variabilidade de densidade de fluxo e estrutura.
Os resultados mostraram que a região central de NGC 1052 pode ser detectada a 230 GHz, e o EHT é capaz de resolver a região central transversalmente aos eixos dos jatos. A AGN em NGC 1052 é especial, pois é uma das poucas AGNs que revelam um jato duplo em comprimentos de onda milimétricos. As observações sugerem uma estrutura transversal complexa dentro dos 104 RS mais internos. Observações futuras com o EHT em combinação com observações de maior resolução do GMVA+ALMA têm o potencial de esclarecer essa região de formação de jatos e descobrir o verdadeiro perfil de expansão.
Em resumo, o estudo apresentou resultados de uma campanha de observação de NGC 1052 de 1,5 GHz a 230 GHz em um intervalo de uma semana. Pela primeira vez, foi possível resolver a característica central mais interna entre as bases dos jatos através da observação do EHT a 230 GHz. Até 86 GHz, essa característica permanece não resolvida. A combinação das novas observações do GMVA e do EHT com observações multifrequenciais do VLBA permitiu rastrear a característica de emissão mais interna A15 em quatro frequências. Um ajuste de autoabsorção sincrotrônica ao espectro contínuo de A15 revelou uma inversão espectral em cerca de 130 GHz e um limite superior no campo magnético de 1,25 G, consistente com medições anteriores. As novas observações demonstram que NGC 1052 pode ser observada em frequências de até 230 GHz, e as frequências mais altas são necessárias para esclarecer o processo de formação e colimação deste sistema de jatos duplos incomum.
A investigação detalhada da região central de galáxias ativas, como a NGC 1052, utilizando técnicas avançadas de interferometria em comprimentos de onda milimétricos, tem proporcionado insights valiosos sobre os processos de formação e colimação de jatos relativísticos. As observações recentes permitiram resolver a estrutura interna dos jatos com uma precisão sem precedentes, revelando a complexidade e a dinâmica dessas regiões. A detecção de características como a inversão espectral e a estimativa do campo magnético próximo ao motor central são passos significativos para entender os mecanismos físicos que governam esses fenômenos. Esses avanços não apenas aprimoram nosso conhecimento sobre a física dos jatos, mas também abrem novas possibilidades para futuras observações e estudos teóricos, que poderão esclarecer ainda mais os mistérios das galáxias ativas e seus buracos negros supermassivos.
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