As galáxias Starburst têm uma taxa extremamente alta de formação de estrelas (entre 10 e 300 vezes a massa do nosso Sol por ano, enquanto a Via Láctea forma novas estrelas a uma taxa de cerca de 2 massas do Sol por ano) e 1 explosão de supernovas , tornando uma fonte incrivelmente interessante para astrônomos que estudam a evolução de estrelas e galáxias. Mas as galáxias starburst também podem ser fontes intrigantes de múltiplos mensageiros por causa de sua emissão de raios gama de alta energia , indicando que essas fontes podem acelerar partículas até energias extremamente altas.
Quando partículas de alta energia (geralmente chamadas de raios cósmicos ) são aceleradas a energias extremas, elas podem colidir umas com as outras, produzindo raios gama e neutrinos de alta energia . Esses mensageiros (raios cósmicos, fótons e neutrinos) podem nos fornecer imensas informações sobre suas fontes. Os autores de hoje investigam a galáxia starburst NGC 1068 , que também possui um núcleo galáctico ativo em seu centro, tornando-a uma fonte interessante para o estudo de múltiplos mensageiros. Os autores descrevem seu modelo para emissão de raios gama e neutrinos de NGC 1068 e comparam o modelo com observações de vários telescópios ( VLA , ALMA , Fermi-LAT, MAGIC e IceCube ).
A figura acima mostra um esboço da estrutura de NGC 1068, incluindo seu núcleo galáctico ativo.
A partir do centro do esboço, o buraco negro supermassivo no centro do núcleo galáctico ativo pode ser visto. Um disco de acreção envolve o núcleo galáctico ativo, e esta matéria está sendo puxada para dentro em direção ao buraco negro (isso é chamado de acreção do material, daí o nome). Fora do plano do disco de acreção está a região corona do núcleo galáctico ativo. Movendo-se para fora, há uma região toroidal de gás mais frio. Fora da região torus está a região starburst, onde o resto da galáxia reside e orbita em torno do núcleo galáctico ativo.
Também neste esboço podemos ver os três tipos diferentes de mensageiros que estão sendo emitidos por diferentes regiões. Os raios cósmicos (rotulados como CR) são mostrados em vermelho e podem ser vistos serpenteando devido à presença de campos magnéticos atuando nessas partículas carregadas. Os fótons podem ser vistos em linhas semelhantes a ondas senoidais, com a frequência indicada pela frequência da onda senoidal. Este artigo enfoca os fótons de energia mais alta, os raios gama, aqui rotulados em rosa, e outros fótons são rotulados em preto. No entanto, NGC 1068 também foi observado com outras frequências de fótons, então os autores incorporaram dados de rádio e infravermelho para NGC 1068 no ajuste.
As setas verdes representam neutrinos, que estão sendo produzidos em interações de raios cósmicos. Como os neutrinos raramente interagem, eles se afastam da fonte praticamente sem impedimentos.
Então, o que vemos quando procuramos raios gama e neutrinos dessa fonte? Os autores descrevem a emissão de duas zonas principais de NGC 1068:
Zona 1 : Coroa do núcleo galáctico ativo: aqui, as partículas são aceleradas pelo núcleo galáctico ativo.
Zona 2 : Região de explosão estelar: onde ocorre a formação de supernovas e estrelas próximas.
Somente usando essas duas regiões, e não um modelo apenas para uma única região como foi feito em trabalhos anteriores, esses autores podem explicar tanto os fótons quanto os neutrinos vistos de NGC 1068.
Depois de ajustar seu modelo usando observações de rádio, infravermelho, raios gama e neutrinos de NGC 1068, os autores plotam o resultado desses ajustes e as contribuições totais em raios gama e neutrinos, no gráfico abaixo.
Os autores mostram muitos processos individuais que são ajustados no modelo para fornecer a emissão total esperada em fótons em uma ampla gama de energias, do rádio aos raios gama. A emissão nas energias mais altas e mais baixas é esperada por este modelo para vir da região starburst (linha sólida azul), enquanto as energias médias vêm da coroa do núcleo galáctico ativo (linha sólida vermelha). Em neutrinos, a expectativa do modelo cai perto das observações do IceCube da NGC 1068 , mostradas aqui na região verde, que parecem vir da coroa ativa do núcleo galáctico.
O modelo é capaz de explicar todos os dados em vários comprimentos de onda e mensageiros, com alguns pequenos desvios. Os autores observam que a emissão de raios gama nas energias mais altas (acima de 1 GeV) vem da região starburst (Zona II), enquanto os neutrinos de alta energia (em torno de 1 TeV) vêm da coroa ativa do núcleo galáctico (Zona I). . Usando ambas as zonas no modelo, toda a emissão de neutrinos e raios gama pode ser explicada por este modelo.
Este é o primeiro ajuste multi-mensageiro incluindo fótons em uma ampla gama de energias e neutrinos para uma galáxia composta núcleo-estrela galáctica ativa. Todo o modelo funciona bem para explicar todos os dados observados em fótons e neutrinos, tornando-o uma evolução emocionante da compreensão dos astrônomos sobre NGC 1068 e outras galáxias compostas de núcleo galáctico ativo e explosão estelar.
Fonte:
https://aasnova.org/2023/01/02/new-insights-into-the-puzzle-of-ngc-1068/
