Impressão artística de como a galáxia SDSS1335+0728 pode parecer quando seu buraco negro central ilumina um núcleo galáctico ativo. | M. KORNMESSER/ESO
Imagine uma galáxia pacata, similar à Via Láctea, se transformando de repente em um monstro cósmico, brilhando intensamente em todas as direções com tanta força que pode ser vista de qualquer canto do Universo. Parece roteiro de filme de ficção científica, mas esse fenômeno intrigante pode estar relacionado ao despertar de um buraco negro supermassivo.
Cientistas anunciaram recentemente na revista Astronomy & Astrophysics a observação, pela primeira vez, de um buraco negro devorando gás e poeira ao redor, transformando-se em um Núcleo Galáctico Ativo (AGN). Esse processo libera uma quantidade colossal de energia, tornando a galáxia a fonte de luz contínua mais brilhante já observada.
Entender o que desencadeia essa transformação nas galáxias pode revelar se a Via Láctea também passará por um processo similar em algum momento de sua existência.
Cerca de 10% de todas as galáxias possuem um centro super brilhante, chamado de AGN. A teoria predominante é que eles se formam a partir de um disco de gás denso que se acumula ao redor do buraco negro central da galáxia. Conforme o gás é sugado pelo buraco negro devido à sua gravidade extrema, a fricção entre a matéria gera um calor intenso, liberando radiação em todo o espectro eletromagnético.
Estudos anteriores indicavam variações no brilho dos AGNs, sugerindo ciclos de atividade que podem durar de 10 mil a 10 milhões de anos. Mas o que desencadeia esse frenesi alimentar do buraco negro e o que faz a atividade cessar posteriormente? E será que uma galáxia pode ter múltiplas fases de AGN ao longo de sua história?
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Para encontrar respostas, um time de astrônomos utilizou o Zwicky Transient Facility, um telescópio automatizado especializado em capturar variações de brilho em objetos celestes. Eles então cruzaram os dados obtidos com um catálogo de milhões de galáxias tranquilas, compilados pelo Sloan Digital Sky Survey. Dentre 86 galáxias que pareciam ter mudado de um estado inativo para um AGN, os pesquisadores selecionaram 18 para observações detalhadas com o Telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research).
Uma dessas galáxias, chamada ZTF20aaglfpy, se destacou por apresentar a maior variação de brilho entre a observação inicial do Sloan Digital Sky Survey em 2003 e as novas observações realizadas em 2022. Os dados coletados indicaram a presença de um AGN em rápido crescimento.
“Não conseguimos testemunhar a ativação do buraco negro em tempo real”, comenta Paula Sánchez Sáez, da equipe de pesquisa e membro do Observatório Europeu do Sul (ESO). “Sabemos que a galáxia não tinha atividade há 18 anos e agora está brilhando intensamente.”
Uma observação de rotina pelo Zwicky Transient Facility em 2019 revelou outro caso promissor. Uma galáxia previamente catalogada como inativa, chamada SDSS1335+0728 e localizada a 300 milhões de anos-luz da Terra, apresentou um súbito aumento de brilho. Análises posteriores realizadas em 2022 confirmaram a presença de características típicas de um AGN em formação.
Esse achado fortuito motivou os cientistas a mergulhar no passado dessa galáxia. Utilizando dados espectrais e imagens de arquivo obtidos por seis telescópios diferentes, eles reconstruíram o histórico da SDSS1335+0728.
Além disso, acompanharam sua evolução por meio de novas observações realizadas com o Telescópio SOAR, o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA, o Observatório W. M. Keck e o Very Large Telescope (VLT) do ESO. Foram coletados dados em comprimentos de onda que variam do raio X e ultravioleta até o infravermelho.
“Foi um grande esforço reunir todos esses dados”, afirma Sánchez Sáez.
A hipótese mais plausível para explicar o súbito aumento de brilho da galáxia SDSS1335+0728 é a ativação de um buraco negro supermassivo, com massa equivalente a 1 milhão de vezes a do Sol, no seu centro, transformando-a em um AGN. Se essa teoria for confirmada, representaria a primeira vez que os cientistas documentam o nascimento de um AGN, abrindo caminho para novas descobertas sobre os mecanismos que impulsionam esse processo.
No entanto, existe uma alternativa: a possibilidade de o buraco negro ter devorado uma estrela que se aproximou demais, um evento conhecido como evento de disrupção de maré. Esses eventos, geralmente, causam explosões muito mais intensas e duram no máximo um ano. No caso da SDSS1335+0728, a explosão seria a mais longa e fraca já observada.
Os cientistas esperam que observações futuras com o VLT e o futuro Extremely Large Telescope do ESO permitam descartar a hipótese do evento de disrupção de maré e aprofundar o conhecimento sobre o mecanismo de alimentação que leva ao despertar e ao brilho intenso dos AGNs.
O instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer do VLT, por exemplo, é capaz de capturar imagens de galáxias inteiras, dividindo cada pixel em um espectro de diferentes comprimentos de onda. “Com essa tecnologia, podemos observar a dinâmica do gás sendo sugado para o núcleo”, explica Sánchez Sáez.
Considerando a quantidade de galáxias já catalogadas pelos astrônomos, era apenas questão de tempo até que um buraco negro em processo de ativação fosse observado. Para Philip Best, astrônomo da Universidade de Edimburgo que não participou da pesquisa, essa descoberta é um marco importante.
“É fascinante que estejamos começando a identificar esses objetos”, afirma Best. “Estudar como a natureza do núcleo ativo muda ao longo da vida de uma galáxia pode nos ajudar a entender os processos físicos que alimentam os AGNs.”
Compreender melhor o funcionamento dos AGNs pode revelar se a Via Láctea tem potencial para um dia apresentar um espetáculo similar. Afinal, o buraco negro supermassivo Sgr A*, localizado no centro da nossa galáxia, também está rodeado por um disco de gás. Será que ele um dia despertará como um monstro cósmico, iluminando a noite com um brilho jamais visto? Somente o tempo e as pesquisas futuras poderão responder a essa intrigante pergunta.
Fonte: Science
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