Buraco negro supermassivo em J1007+3540 reinicia jactos após quase 100 milhões de anos

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

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

Camadas recentes voltam a aparecer

Em imagens de rádio de J1007+3540, observa-se uma faixa interior luminosa encaixada dentro de material mais antigo e esbatido, um padrão que aponta para dois episódios de erupção.

Ao seguir estas camadas “aninhadas”, Shobha Kumari, do Midnapore City College, identificou um motor central que voltou a activar-se.

A equipa concluiu que o jacto mais recente não apagou os vestígios anteriores, que continuam visíveis sob a forma de um casulo exterior em declínio.

Esta estratificação, além de preservar o registo do passado, mostrou também de que modo o enxame envolvente continuou a moldar a erupção.

A pressão dobra os jactos

Na vizinhança da galáxia, o gás quente exerceu uma pressão tão elevada que os jactos reactivados se curvaram, em vez de seguirem trajectórias rectilíneas.

Essa pressão comprimiu o lobo do hemisfério norte e obrigou o plasma - gás cujas partículas transportam carga eléctrica - a enrolar-se lateralmente na direcção da fonte.

Um relatório descreveu como a equipa associou essa deformação ao enxame circundante e a um núcleo galáctico activo (AGN) em reinício, a região brilhante e energética em torno de um buraco negro supermassivo que surge quando este puxa matéria activamente.

“J1007+3540 is one of the clearest and most spectacular examples of episodic AGN with jet-cluster interaction, where the surrounding hot gas bends, compresses, and distorts the jets,” afirmou o Dr. Sabyasachi Pal, do Midnapore City College.

Erupções antigas persistem

O sinal mais evidente do reinício veio da diferença de idades entre os lobos interiores mais recentes e o lobo setentrional mais antigo.

Com base na idade radiativa - uma estimativa de há quanto tempo as partículas emissoras estão a arrefecer - a equipa datou os lobos interiores em 140 milhões de anos.

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

Este padrão indica um ciclo de alimentação do buraco negro que faz um AGN alternar entre fases luminosas e fases silenciosas ao longo de intervalos de tempo imensos.

Uma cauda longa e interrompida

A sudoeste do núcleo, estende-se uma cauda ténue que se alonga e depois se interrompe, antes de continuar como emissão mais fina.

Imediatamente antes dessa curvatura, o brilho de rádio parece esmagado, enquanto mais longe o sinal torna-se inesperadamente mais plano e mais intenso.

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

Em vez de desenhar uma pluma única e limpa, a cauda aponta para a possibilidade de o enxame redireccionar e reactivar parcialmente detritos de explosões mais antigas.

Porque é que os relógios não batem certo

Um resultado destacou-se por a cauda longa parecer, nos cálculos, mais jovem do que a estrutura interior mais recente.

A idade estimada foi de cerca de 100 milhões de anos, apesar de a cauda se apresentar muito mais desgastada e deslocada.

A turbulência do enxame ou choques fracos podem reforçar electrões antigos, fazendo com que o sinal de 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, embora adense o mistério.

Uma fonte de combustível escondida

Longe de estar inerte, a galáxia hospedeira parece envelhecida e poeirenta, mas ainda capaz de alimentar a formação estelar e o seu núcleo.

A modelação no infravermelho apontou para cerca de 10^6 massas solares de novas estrelas por ano, muito acima do valor estimado no óptico.

Essa 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 aparenta reter os ingredientes para um novo reinício no futuro.

As ondas de rádio revelam a história

A luz de rádio a baixa frequência foi essencial, porque os detritos antigos dos jactos continuam a brilhar aí muito depois de as observações mais nítidas, a frequências mais altas, se apagarem.

O LOFAR e o Giant Metrewave Radio Telescope actualizado da Índia compararam estruturas interiores mais jovens com material exterior ténue de actividade anterior.

Estas medições expuseram formas que levantamentos mais antigos e de menor resolução em grande parte não detectaram, sobretudo a cauda fraca e a região norte comprimida.

O caso ilustra por que razão mapas de rádio sensíveis podem preservar partes da história de uma galáxia que imagens comuns não conseguem captar.

Mais do que um espectáculo

Após a publicação, Kumari descreveu o sistema reactivado de forma directa, usando linguagem acessível a leitores não especialistas.

“It’s like watching a cosmic volcano erupt again after ages of calm – except this one is big enough to carve out structures stretching nearly a million light-years across space,” disse Kumari.

A comparação funciona porque o jacto interior aparece inserido dentro de destroços mais antigos, reunindo diferentes épocas numa única “moldura”.

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

Testes mais precisos a caminho

Observações de rádio com maior resolução deverão seguir o núcleo com mais detalhe e mostrar como o jacto mais recente avança através de um meio denso.

Imagens de raios X mais profundas poderão mapear directamente o gás quente e testar se choques ou cavidades ajudam a curvar o escoamento.

Uma cobertura de rádio mais ampla também permitirá fixar melhor as idades das partículas, porque duas frequências deixam demasiada margem para interpretação.

Essas novas observações deverão esclarecer se a cauda do sul é um relicto reactivado, um jacto redireccionado, ou ambas as coisas.

Porque é que esta descoberta importa

J1007+3540 mostra que a actividade de um buraco negro pode parar durante eras, reiniciar e, depois, ser reescrita pelo espaço que o rodeia.

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