A imagem astronômica de maior resolução angular da História e as entranhas de um Núcleo Galáctico Ativo

Desde 1974, observações feitas com o chamado Very Long Baseline Interferometry, ou VLBI, combinaram sinais de um objeto cósmico recebidos em diferentes rádio-telescópios espalhados pelo globo para criar uma antena com o tamanho equivalente à maior separação entre elas. Isso fez com que fosse possível fazer imagens com uma nitidez sem precedentes, com uma resolução 1000 vezes melhor do que o Hubble consegue na luz visível.

Agora, uma equipa internacional de astrônomos quebrou todos os recordes combinando 15 rádio-telescópios na Terra e a antena de rádio da missão RadioAstron, da agência espacial russa, na órbita da Terra. O trabalho, liderado pelo Instituto de Astrofísica de Andalucía, o IAA-CSIC, forneceu novas ideias sobre a natureza das galáxias ativas, onde um buraco negro extremamente massivo engole a matéria ao redor enquanto simultaneamente emite um par de jatos de partículas de alta energia e campos magnéticos a velocidades próximas da velocidade da luz.

ilustração artística mostrando como o VLBI trabalha.
Crédito: MPIfR/A. Lobanov.

Observações feitas no comprimento de onda das micro-ondas são essenciais para investigar esses jatos, já que os elétrons de alta energia se movendo em campos magnéticos são mais proficientes em produzir micro-ondas. Mas a maioria das galáxias ativas com jatos brilhantes estão a bilhões de anos-luz de distância da Terra, de modo que esses jatos são minúsculos no céu. Desse modo, a alta resolução é essencial para observar esses jatos em ação e então revelar fenômenos como as ondas de choque e a turbulência que controla quanta luz é produzida num dado tempo. “Combinando pela primeira vez rádio-telescópios na Terra com rádio-telescópios no espaço, operando na máxima resolução, tem permitido que a nossa equipa crie uma antena que tem um tamanho equivalente a 8 vezes o diâmetro da Terra, correspondendo a 20 micro-arcos de segundo”, disse José L; Gómez, o líder da equipe no Instituto de Astrofísica de Andalucía, IAA-CSIC.

Visto da Terra, 20 micro-arcos de segundo correspondem ao tamanho de duas moedas na Lua. Essa alta resolução conseguiu com um detalhe sem precedente pesquisar as regiões centrais da BL Lacertae, um núcleo galáctico ativo localizado a 900 milhões de anos-luz da Terra, energizado por um buraco negro supermassivo com uma massa equivalente a 200 milhões de vezes a massa do Sol.

Núcleos galácticos ativos, ou AGN em inglês, são os objetos mais energéticos no universo, abrigando um gigantesco buraco negro no seu centro. A acreção de material na direção do buraco negro, leva à formação de um disco de de acreção em crescimento que orbita o buraco negro, além de criar um par de jatos de partículas que são expelidos do núcleo em direções opostas a velocidades próximas da velocidade da luz. “Pensa-se que esses jatos se originam do material que cai em direção ao buraco negro, mas como os jatos são colimados e acelerados ainda é um grande mistério”, disse Gómez. “Nós sabemos, contudo que o campo magnético deve ter um papel importante nesse processo”.

Os modelos atuais sugerem que, devido à rotação do buraco negro e ao disco de acreção, as linhas do campo magnético são torcidas numa estrutura espiral. Esse campo confina o jato num feixe estreito e acelera o seu movimento. Esse modelo é confirmado pelas observações da BL LAcertae, que revelam a existência de um campo magnético espiral de grande escala.

A resolução excepcional obtida com o RadioAstron também revela uma intensidade pouco comum da luz na parte final superior do jato da BL Lacertae que não foi observada em outros AGNs. Isso está fazendo os astrônomos questionarem se as ideias estabelecidas por eles sobre como os jatos produzem luz de micro-ondas estão realmente corretas.

“Nosso atual entendimento sobre como a emissão é gerada num AGN estabelece um claro limite na intensidade de micro-ondas que seus núcleos podem produzir num intervalo grande de tempo. A intensidade extrema observada na BL Lacertae excede esse limite, necessitando de velocidades nos jatos ainda mais próximas da velocidade da luz do que se pensava anteriormente ou de uma revisão dos nossos modelos teóricos”, conclui José L. Gómez (IAA-CSIC).

Fonte: IAA