Uma nova pesquisa sobre um tipo raro e efêmero de galáxia revelou que esses objetos abrigam buracos negros supermassivos adormecidos que temporariamente despertam para despedaçar uma estrela massiva e devorar seus restos como um enorme café cósmico.
Conhecidos como “Objetos Compactos Simétricos”, ou CSOs, essas galáxias ativas apresentam dois jatos que são expelidos delas quase à velocidade da luz. Esses jatos são comuns nos núcleos galácticos ativos (AGNs), que possuem buracos negros supermassivos alimentando-se de gás e poeira ao redor de seus centros – porém, os jatos dos CSOs são distintos.
Enquanto os jatos dos AGNs podem se estender por até 230.000 anos-luz em ambas as direções, os jatos dos CSOs são mais curtos, abrangendo apenas cerca de 1.500 anos-luz.
Anteriormente, os cientistas teorizavam que os jatos dos CSOs eram curtos devido à sua formação recente ou juventude. Contudo, uma equipe liderada por cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) descobriu que esses jatos têm, na verdade, vida curta.
“Esses CSOs não são jovens. Você não chamaria um cachorro de 12 anos de jovem, mesmo que ele tenha vivido menos do que um humano adulto”, disse o líder da equipe de estudo, Anthony Readhead, professor emérito de astronomia no Caltech. “Esses objetos constituem uma espécie própria, que vive e morre em milhares de anos, ao contrário dos milhões de anos comuns em galáxias com jatos maiores.”
Para desvendar o mistério dos CSOs e revelar sua verdadeira natureza, Readhead e seus colegas passaram dois anos examinando 3.000 candidatos a CSO na literatura científica anterior, além de dados astronômicos do Very Long Baseline Array (VLBA) e outros radiotelescópios de alta resolução.
“As observações do VLBA são as mais detalhadas na astronomia, fornecendo imagens com detalhes equivalentes à medição da largura de um fio de cabelo a uma distância de 100 milhas [160 quilômetros]”, explicou Readhead.
A equipe confirmou 64 desses candidatos como CSOs e identificou mais 15 dessas galáxias raras. Ao analisar esses CSOs, a equipe concluiu que esses tipos raros de galáxias emitem jatos por apenas 5.000 anos ou menos e depois desaparecem.
“Os jatos dos CSOs são extremamente energéticos, mas parecem desligar”, disse o membro da equipe Vikram Ravi, professor assistente do Caltech. “Os jatos param de fluir da fonte.”
A equipe identificou um suspeito na emissão desses jatos: eles teorizam que no coração dos CSOs estão buracos negros supermassivos que despedaçam estrelas que se aproximam demais deles em eventos chamados de “eventos de perturbação tidal”, ou TDEs.
Quando as estrelas se aventuram muito perto de um buraco negro, a imensa gravidade deste gera forças de maré poderosas dentro do corpo estelar. Essas forças esticam a estrela verticalmente enquanto a esmagam horizontalmente, um processo chamado de “espaguetificação”.
Esta massa estelar enrola-se, formando um disco de matéria que é gradualmente devorado pelo buraco negro supermassivo. Mas os buracos negros são comedores desajeitados, e parte dessa matéria estelar é canalizada para os polos desses monstros cósmicos, onde parte dela é expelida como jatos. Esse processo de TDE é acompanhado por emissões de luz incrivelmente brilhantes que alertam os astrônomos sobre esses buracos negros supermassivos se alimentando.
“Acreditamos que uma única estrela é despedaçada, e então toda essa energia é canalizada em jatos ao longo do eixo em que o buraco negro está girando”, explicou Readhead. “O gigantesco buraco negro começa invisível para nós, e então, quando consome uma estrela, boom! O buraco negro tem combustível, e podemos vê-lo.”
No entanto, não é apenas qualquer estrela que pode ser a refeição cósmica que desperta um buraco negro como um CSO. A equipe acredita que apenas quando uma estrela verdadeiramente massiva é despedaçada por um buraco negro supermassivo em um TDE é que um CSO é criado.
“Os TDEs que vimos anteriormente duraram apenas alguns anos”, explicou Ravi. “Achamos que os notáveis TDEs que alimentam os CSOs duram muito mais tempo porque as estrelas despedaçadas são muito grandes em tamanho, muito massivas, ou ambas.”
Readhead e seus colegas também conseguiram construir um “álbum de família cósmico” mostrando como os CSOs e seus jatos evoluem ao longo do tempo. CSOs mais jovens têm jatos mais curtos que estão mais próximos do buraco negro supermassivo central, enquanto CSOs mais antigos têm jatos mais longos que se estendem mais longe do local do TDE.
A equipe determinou que, embora a grande maioria dos CSOs desaparecerá, 1% deles continuarão a ter eventos de longa duração com jatos estendidos como os vistos em Cygnus A, um distante buraco negro supermassivo cujos jatos estão direcionados para a Terra, uma classe de objeto chamado de blazar.
Nesses eventos de longa duração, os pesquisadores sugerem que o buraco negro central está sendo alimentado por gás e poeira extras fornecidos pela fusão de sua galáxia hospedeira com outra.
Para Readhead, essas descobertas corroboram uma teoria que ele propôs pela primeira vez na década de 1990, quando apenas três CSOs haviam sido descobertos. Essa ideia foi em grande parte ignorada pela comunidade científica, mas deve ganhar destaque com essas novas evidências.
“A hipótese foi praticamente esquecida porque anos se passaram antes que as evidências observacionais começassem a se acumular para os TDEs”, disse Readhead. “
