O buraco negro J1007+3540 ressurgiu após 100 milhões de anos de silêncio

Há cem milhões de anos, quando o buraco negro no centro da galáxia J1007+3540 apagou os seus jatos de plasma e mergulhou numa inactividade aparentemente definitiva, os dinossauros não-aviários ainda habitavam a Terra. O universo continuou a expandir-se. A galáxia continuou a girar. E o monstro dormiu. Agora, uma equipa internacional de astrónomos liderada por Shobha Kumari, do Midnapore City College na Índia, documentou o seu regresso à actividade: novos jatos de matéria magnetizada estendem-se por quase um milhão de anos-luz no espaço profundo, numa erupção que os investigadores compararam a um vulcão cósmico. Os resultados foram publicados nas Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

As imagens de rádio obtidas com o radiotelescópio LOFAR nos Países Baixos e com o uGMRT na Índia revelam uma estrutura estratificada que condensa a história desta galáxia em dois planos sobrepostos. No exterior, um halo difuso de plasma antigo e enfraquecido — vestígio de uma erupção anterior com vários centenas de milhões de anos. No interior, um jato compacto e luminoso que constitui a assinatura inequívoca de um motor central que voltou a funcionar após um intervalo de cerca de cem milhões de anos de silêncio absoluto. “É como assistir a um vulcão cósmico entrar em erupção depois de eras de calma — só que este é suficientemente grande para esculpir estruturas que se estendem por quase um milhão de anos-luz”, disse Kumari.

A batalha entre o buraco negro e o meio envolvente

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O que torna J1007+3540 particularmente relevante para a comunidade científica não é apenas o ressurgimento em si, mas o confronto que este desencadeou. A galáxia encontra-se inserida num aglomerado massivo cujo gás interestelar, aquecido a temperaturas extremas, exerce uma pressão externa muito superior à que a maioria das radiogaláxias experimenta. Os novos jatos não avançam em linha recta para o vazio: são dobrados, comprimidos e deformados por este meio hostil. As imagens do LOFAR mostram que o lobo norte da galáxia está fisicamente esmagado e curvado, com o plasma a ser rechaçado pela resistência do gás circundante. Os dados do uGMRT confirmam que esta região é composta por partículas extremamente envelhecidas, cuja energia foi progressivamente dissipada pelo ambiente ao longo de milhões de anos.

“J1007+3540 é um dos exemplos mais claros de núcleo galáctico activo episódico com interacção jato-aglomerado, em que o gás quente envolvente dobra, comprime e distorce os jatos”, explicou o co-autor Sabyasachi Pal.

As implicações para a evolução galáctica

Este confronto entre a força explosiva do buraco negro e a resistência do meio do aglomerado não é um fenómeno periférico: situa-se no centro do que os astrofísicos designam por retroacção AGN (Active Galactic Nucleus), o mecanismo pelo qual um núcleo galáctico activo regula a formação estelar no seu próprio ambiente. Quando os jatos injectam energia cinética no gás circundante, podem impedir esse gás de se arrefecer e colapsar para dar origem a novas estrelas. A frequência e a intensidade das erupções determinam, por conseguinte, o ritmo a que uma galáxia cresce ou se extingue. A galáxia anfitriã de J1007+3540, uma elíptica massiva cujas estrelas se formaram há mais de doze mil milhões de anos, continua todavia a produzir novas estrelas a uma taxa superior a cem massas solares por ano — o que indica que o ciclo de destruição e criação está longe de se ter encerrado.

Importa assinalar os limites do estudo. A estimativa de cem milhões de anos para o período de inactividade assenta em modelos do envelhecimento do plasma — ou seja, na taxa a que os electrões perdem energia ao longo do tempo —, modelos que comportam incertezas significativas às escalas em causa. O intervalo de dormência constitui, portanto, uma estimativa fundamentada e não uma medição directa, e observações futuras poderão vir a refiná-la. O estudo incide, além disso, sobre um único objecto, pelo que a questão de saber com que frequência ciclos semelhantes ocorrem na população geral das radiogaláxias gigantes permanece em aberto.

A equipa anunciou observações de seguimento com maior resolução para examinar o núcleo de J1007+3540 e acompanhar a propagação dos jatos reactivados através do meio intra-aglomerado. Esses dados deverão contribuir para refinar os modelos do ciclo AGN e aprofundar a compreensão de como os buracos negros supermassivos regulam, em escalas de tempo cosmológicas, o destino das galáxias que os albergam.

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