Investigadores do Clemson University College, em colaboração equipas internacionais, comunicaram a primeira deteção de um jato relativista a emergir de duas galáxias em colisão – esta é a primeira prova fotográfica de que a fusão de galáxias pode produzir jatos de partículas carregadas que viajam quase à velocidade da luz.

A galáxia Seyfert 1, TXS 2116-077, (à direita) colide com outra galáxia espiral de massa semelhante, criando um jato relativista no centro de TXS. Ambas as galáxias têm núcleos galácticos ativos (AGNs). Crédito: Vaidehi Paliya.

Os cientistas tinham já descoberto que é possível encontrar estes jatos em galáxias elípticas, que se podem formar pela fusão de duas galáxias espirais. Agora, obtiveram uma imagem que mostra um jato a formar-se a partir de duas jovens galáxias espirais.

“Pela primeira vez, descobrimos duas galáxias espirais, ou em forma de disco, numa trajetória de colisão que produziu um jato cuja vida teve início no centro de uma das galáxias,” disse Vaidehi Paliya.

Vaidehi Paliya, que foi investigador de pós-doutoramento em Clemson e está agora no DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron), Alemanha, é o principal autor do artigo TXS 2116-077: A gamma-ray emitting relativistic jet hosted in a galaxy merger, publicado na revista The Astrophysical Journal a 7 de abril de 2020. Da equipa de Clemson, são coautores do artigo: o professor associado Marco Ajello, o professor Dieter Hartmann e o professor adjunto Stefano Marchesi do departamento de física e astronomia.

O facto de o jato ser tão jovem permitiu que os investigadores descobrissem claramente o seu hospedeiro.

Segundo Ajello, as colisões galácticas tinham já sido muitas vezes imaginadas por outros. Mas a sua equipa é a primeira a captar duas galáxias em fusão onde existe um jato perfeitamente formado a apontar na nossa direção – ainda que seja muito jovem e, como tal, não suficientemente brilhante para nos ofuscar.

“Normalmente, a luz emitida por um jato é tão poderosa que não podemos ver a galáxia por detrás,” disse Marchesi. “É como tentarmos olhar para um objeto com alguém a apontar uma lanterna para os nossos olhos. Tudo o que vemos é a luz da lanterna. Este jato é menos poderoso, por isso conseguimos ver a galáxia onde ele nasceu”.

Os jatos são os fenómenos astrofísicos mais poderosos do Universo. Podem emitir mais energia num segundo do que aquela que o Sol irá produzir durante toda a sua vida. Esta energia está na forma de radiação: intensas ondas de rádio, raios-X e raios gama.

“Os jatos são os melhores aceleradores do Universo – muito melhores que os grandes colisores que temos na Terra,” disse Hartmann, referindo-se aos aceleradores usados em estudos de física de alta energia.

Pensa-se que os jatos nascem de galáxias mais antigas, de forma elíptica, com um núcleo galáctico ativo (AGN – Active Galactic Nucleus), ou seja, um buraco negro supermassivo e ativo a residir no centro. Como ponto de referência, os cientistas acreditam que todas as galáxias têm nas suas regiões centrais buracos negros supermassivos, mas nem todos são AGNs. O enorme buraco negro da Via Láctea, por exemplo, está adormecido.

Pensa-se que os AGNs crescem atraindo gravitacionalmente gás e poeira através de um processo de acreção. Mas nem toda essa matéria vai alimentar o buraco negro. Algumas partículas são aceleradas e expelidas para fora em feixes estreitos na forma de jatos.

“É difícil levar o gás da galáxia até à região central”, explicou Ajello. “É preciso que algo agite um pouco a galáxia para que o gás chegue ao centro. A fusão ou a colisão de galáxias é a maneira mais fácil de mover o gás, e se este chegar ao centro em quantidade suficiente, o buraco negro supermassivo irá tornar-se extremamente brilhante, podendo desenvolver um jato.”

Ajello acredita que a imagem obtida pela sua equipa captou as duas galáxias (uma galáxia Seyfert 1 conhecida por TXS 2116-077 e outra galáxia de massa semelhante) quando colidiam pela segunda vez, devido à quantidade de gás observada na imagem.

“Eventualmente, todo o gás será expelido para o espaço e, sem gás, as galáxias já não podem formar estrelas,” disse ele. “Sem gás, o buraco negro deixará de estar ativo e a galáxia ficará adormecida.”

Daqui a milhares de milhões de anos, a Via Láctea irá fundir-se com a sua vizinha Andrómeda. “Os cientistas realizaram simulações numéricas detalhadas e previram que esse evento levará à formação de uma galáxia elíptica gigante,” disse Paliya. “Dependendo das condições físicas, poderá ou não hospedar um jato relativista, mas isso acontecerá num futuro distante.”

A equipa conseguiu a imagem usando um dos maiores telescópios terrestres do mundo, o telescópio óptico infravermelho Subaru, de 8,2 metros, localizado no Havai. Foram realizadas observações posteriores com o Gran Telescopio Canarias e com o Telescópio William Herschel, em La Palma, bem como com o Observatório de Raios-X Chandra, da NASA.

Fonte da notícia: Phys.org

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