Concepção artística de buraco negro supermassivo secundário recém-descoberto orbitando o principal buraco negro supermassivo central da galáxia Cygnus A. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Apontando o Very Large Array (VLA) em uma galáxia famosa pela primeira vez em duas décadas, uma equipe de astrônomos teve uma grande surpresa, achando um novo objeto brilhante próximo do núcleo da galáxia. O objeto, os cientistas concluíram, ou é um tipo muito raro de explosão supernova ou, mais provavelmente, uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo orbitando próximo ao principal BNSM da galáxia, o buraco negro supermassivo central.
Os astrônomos observaram Cygnus A, uma galáxia conhecida e muitas vezes estudada pelo pioneiro da rádio-astronomia Grote Reber em 1939. A descoberta de rádio foi acompanhada de uma imagem de luz visível em 1951, e a galáxia, que está a cerca de 800 milhões de anos-luz de Terra, foi um alvo precoce da VLA após a sua conclusão no início dos anos 1980. Imagens detalhadas do VLA publicadas em 1984 produziram grandes avanços na compreensão do que eram os ‘jatos’ super rápidos de partículas subatômicas no espaço intergaláctico devido a energia gravitacional dos buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias.
“Este novo objeto pode ter muito a nos dizer sobre a história desta galáxia”, disse Daniel Perley, do Instituto de Pesquisa Astrofísica de Liverpool John Moores University, no Reino Unido, principal autor de um artigo no Astrophysical Journal anunciando a descoberta.
“As imagens do VLA de Cygnus A da década de 1980 marcaram o estado da capacidade de observação naquele tempo”, disse Rick Perley, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO). “Por isso, nós não olhamos para Cygnus A novamente até 1996, quando novos componentes eletrônicos do VLA tinham fornecido uma nova gama de radiofrequências para as nossas observações.” O novo objeto não aparece nas imagens feitas em seguida.
“No entanto, a atualização do VLA, que foi concluída em 2012 fez dele um telescópio muito mais poderoso, então nós queríamos ter um olhar para Cygnus A com a utilização de novas capacidades do VLA”, disse Perley.
Daniel e Rick Perley, juntamente com Vivek Dhawan, e Chris Carilli, ambos da NRAO, começaram as novas observações em 2015, e continuou-las em 2016.
“Para nossa surpresa, encontramos uma nova característica proeminente próxima do núcleo da galáxia que não apareceu em nenhuma das imagens publicadas anteriormente. Este novo objeto é brilhante o suficiente para que nós definitivamente possamos ver nas imagens anteriores se nada tivesse mudado”, disse Rick Perley. “Isso significa que ele deve ter surgido em algum momento entre 1996 e agora”, acrescentou.
Os cientistas então observaram Cygnus A com o Very Long Baseline Array (VLBA), em novembro de 2016, detectando claramente o novo objeto. Um objecto infravermelho fraco também foi visto na mesma localização em observações do telescópio espacial Hubble e Keck, originalmente entre 1994 e 2002. Os astrônomos infravermelhos, do Lawrence Livermore National Laboratory, atribuíram o objeto à um grupo denso de estrelas, mas o dramático brilho de rádio está forçando uma nova análise.
imagens em radio (laranja) da região central da Cygnus A do VLA, sobreposta na imagem do telescópio espacial Hubble entre 1989 e 2015. Gif animado. Crédito:. Perley, et ai, NRAO / AUI / NSF, NASA
O que é este novo objeto? Com base nas suas características, os astrônomos concluíram que deve ser uma explosão de supernova ou uma explosão de um segundo buraco negro supermassivo, próximo do centro da galáxia. Enquanto eles assistem o comportamento futuro do objeto para ter certeza, eles apontaram que o objeto se manteve muito brilhante por muito tempo para ser coerente com qualquer tipo conhecido de supernova.
“Devido ao seu brilho extraordinário, nós consideramos a explicação de supernova improvável”, disse Dhawan.
O novo objeto definitivamente está separado do buraco negro central de Cygnus A, por cerca de 1500 anos-luz, e tem muitas das características de um buraco negro, entre uma dela é a capacidade de se alimentar rapidamente do material circundante.
“Nós pensamos que teríamos encontrado um segundo buraco negro supermassivo nesta galáxia, indicando que ela se fundiu com outra galáxia no passado astronomicamente-recente”, disse Carilli. “Estes dois seriam um dos pares mais próximos dos buracos negros supermassivos já descobertos.”
Os astrônomos sugeriram que o segundo buraco negro tornou-se visível para o VLA nos últimos anos, porque ele encontrou uma nova fonte de material para devorar. Esse material, segundo eles, poderia ser tanto de gás interrompido por fusão das galáxias ou uma estrela que passou perto o suficiente para o buraco negro secundário a capturasse com sua poderosa gravidade.
“Outras observações nos ajudarão a resolver algumas destas questões. Além disso, se este for um buraco negro secundário, podemos ser capazes de encontrar outros em semelhantes galáxias”, disse Daniel Perley.
Rick Perley foi um dos astrônomos que fizeram as observações originais em Cygnus A com o VLA na década de 1980. Daniel Perley é seu filho, agora também um astrônomo.
“Daniel tinha apenas dois anos quando observamos pela primeira vez Cygnus A com o VLA”, disse Rick. Como um estudante do ensino médio em Socorro, Novo México, Daniel usou dados VLA para um projeto de feira de ciências premiado que o levou para o nível internacional da concorrência, o que lhe rendeu um doutorado em astronomia.
Traduzido e adaptado de Phys.