Buraco negro supermassivo em J1007+3540 reacende jatos após 100 milhões de anos

Investigadores descobriram que um buraco negro supermassivo numa galáxia distante, chamada J1007+3540, voltou a activar jatos muito energéticos depois de quase 100 milhões de anos de inactividade.

Este novo surto reforça a ideia de que as galáxias podem ser remodeladas não por um único episódio, mas por erupções repetidas que colidem e interagem com o meio envolvente.

Novas camadas voltam a aparecer

Nas imagens de rádio de J1007+3540, destaca-se uma faixa interna muito brilhante, encaixada dentro de detritos mais antigos e mais ténues, o que aponta para dois momentos distintos de actividade eruptiva.

Ao seguir estas camadas “encaixadas”, Shobha Kumari, do Midnapore City College, identificou um motor central que tinha voltado a ligar.

A equipa concluiu que o jato mais recente não apagou os vestígios anteriores; pelo contrário, os restos mais velhos mantiveram-se detectáveis como um casulo exterior a desvanecer.

Essa estratificação conservou a história das fases anteriores e tornou visível a forma como o enxame em redor continuou a moldar a erupção.

A pressão encurva os jatos

Em torno da galáxia, o gás quente exercia uma pressão tão elevada que os jatos reactivados se curvaram, em vez de seguirem trajectórias rectilíneas.

Essa pressão comprimiu o lóbulo a norte e obrigou o plasma - gás cujas partículas transportam carga eléctrica - a enrolar-se lateralmente, em direcção à fonte.

Um relatório associou esta deformação ao enxame circundante e a um núcleo galáctico activo (AGN), a região brilhante e energética em torno de um buraco negro supermassivo que surge quando este está a atrair matéria de forma intensa, numa fase de reinício.

“J1007+3540 é um dos exemplos mais claros e espectaculares de AGN episódico com interacção entre jatos e enxame, em que o gás quente envolvente curva, comprime e distorce os jatos”, afirmou o Dr. Sabyasachi Pal, do Midnapore City College.

Erupções antigas permanecem

O indício mais inequívoco de um reinício veio do intervalo de idades entre os lóbulos internos mais recentes e o lóbulo do norte, mais antigo.

A partir da idade radiativa - uma estimativa de há quanto tempo as partículas emissoras arrefecem - a equipa datou os lóbulos internos em 140 milhões de anos.

Mais antigo ainda, o lóbulo exterior do norte terá cerca de 240 milhões de anos, guardando o registo de uma erupção anterior que persistiu para lá do período de desligamento.

Este padrão aponta para um ciclo de alimentação do buraco negro que faz o AGN alternar entre fases intensas e fases silenciosas, ao longo de escalas de tempo imensas.

Uma cauda longa e interrompida

A sudoeste do núcleo, vê-se uma cauda ténue que se estende para longe e depois se interrompe, antes de prosseguir sob a forma de uma emissão mais fina.

Mesmo antes dessa curvatura, o brilho em rádio parece esmagado; mais adiante, o sinal torna-se inesperadamente mais plano e mais intenso.

Este contraste sugere reaceleração: partículas já “gastas” recuperam energia, em vez de apenas desvanecerem com a idade.

Em vez de desenhar uma pluma única e limpa, a cauda dá a entender que o enxame poderá desviar e reavivar parcialmente detritos de explosões mais antigas.

Porque é que os relógios não batem certo

Houve um resultado que sobressaiu, porque a longa cauda parecia mais jovem nos cálculos do que a estrutura interna mais recente.

A idade estimada ficou em cerca de 100 milhões de anos, apesar de a cauda aparentar estar muito mais degradada e deslocada.

A turbulência no enxame ou choques fracos podem energizar electrões antigos, fazendo com que o sinal em rádio pareça mais jovem do que as partículas realmente são.

Como a equipa dispunha apenas de duas frequências de rádio, este enigma das idades permanece provisório, ainda que torne o mistério mais nítido.

Uma fonte de combustível escondida

Longe de estar inerte, a galáxia hospedeira aparenta ser antiga, poeirenta e ainda capaz de alimentar a formação de estrelas e o seu núcleo.

A modelação no infravermelho apontou para cerca de 106 massas solares de novas estrelas por ano, um valor muito acima da estimativa obtida no óptico.

Esta discrepância sugere poeira espessa a ocultar gás recente - precisamente o tipo de material que também pode alimentar um buraco negro.

Em vez de uma galáxia totalmente “esgotada”, J1007+3540 parece conservar os ingredientes para um novo reinício no futuro.

As ondas de rádio revelam o passado

A luz de rádio em baixa frequência foi decisiva, porque os detritos antigos dos jatos continuam a brilhar aí muito depois de as visões mais nítidas, em frequências mais altas, desaparecerem.

O LOFAR e o Giant Metrewave Radio Telescope actualizado da Índia compararam as estruturas internas mais jovens com o material exterior mais fraco, deixado por actividade anterior.

Estas medições revelaram formas que levantamentos antigos e mais grosseiros falharam em grande parte, sobretudo a cauda ténue e a região norte comprimida.

O caso mostra porque é que mapas de rádio sensíveis conseguem preservar partes da história de uma galáxia que as imagens comuns não captam.

Mais do que um espectáculo

Depois da publicação, Kumari descreveu o sistema reactivado de forma directa, com uma linguagem acessível a leitores não especialistas.

“É como ver um vulcão cósmico entrar em erupção outra vez depois de eras de calma - só que este é grande o suficiente para escavar estruturas que se estendem por quase um milhão de anos-luz pelo espaço”, disse Kumari.

A comparação funciona porque o jato interno se encontra dentro dos destroços antigos, permitindo ver idades diferentes no mesmo enquadramento.

Poucos sistemas parecem reunir, no mesmo local, um AGN reiniciado, uma cauda interrompida e uma distorção ambiental tão marcada.

Testes mais rigorosos a caminho

Observações de rádio com maior resolução deverão seguir o núcleo com mais detalhe e mostrar como o jato mais recente atravessa um meio envolvente denso.

Imagens de raios X mais profundas poderão mapear directamente o gás quente e testar se choques ou cavidades estão a contribuir para encurvar o escoamento.

Uma cobertura mais ampla em rádio também ajudará a fixar melhor as idades das partículas, já que duas frequências deixam margem excessiva para interpretação.

Com esses dados adicionais, deverá ser possível perceber se a cauda a sul é uma relíquia reavivada, um jato desviado, ou uma combinação das duas coisas.

Porque é que esta descoberta importa

J1007+3540 mostra que a actividade de um buraco negro pode parar durante éones, recomeçar e, ainda assim, ser reescrita pelo espaço à sua volta.

Mapas mais detalhados de galáxias semelhantes deverão indicar com que frequência erupções repetidas, combustível oculto e a pressão do enxame refazem o mesmo sistema.