Flutuações na luz emitida pelas galáxias mais brilhantes do Universo podem revelar um segredo nos seus núcleos, dizem os astrónomos.
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De acordo com uma nova análise de um tipo de galáxia conhecido como blazar, a melhor explicação para mudanças incomuns no seu brilho é um par de buracos negros supermassivos presos numa órbita em decomposição.
Liderada pela astrônoma Silke Britzen, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha, uma equipe internacional estudou 12 galáxias blazar, descobrindo que uma interpretação de buracos negros circulantes poderia ser aplicada a todas elas.
Isto pode ser uma pista sobre como os buracos negros supermassivos, com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, crescem até atingirem um tamanho tão gigantesco. Um grande número de binários de buracos negros supermassivos apontaria para fusões gigantescas ao longo da história do Universo.
“Apresentamos evidências e discutimos a possibilidade de que seja de fato a precessão da fonte do jato, causada por um buraco negro binário supermassivo na base do jato ou – menos provável – por um disco de acreção deformado em torno de um único buraco negro, isso é responsável pela variabilidade observada”, diz Britzen.
Os objetos mais brilhantes conhecidos no Universo são os quasares – galáxias com um buraco negro supermassivo no seu centro que está a consumir ativamente material de um disco enorme e quente que gira em torno dele como água pelo ralo.
Um blazar é um tipo de quasar orientado de uma determinada maneira. À medida que o material gira sobre o buraco negro, parte dele é desviado e acelerado ao longo das linhas do campo magnético fora do horizonte de eventos até aos pólos, onde é lançado para o espaço como jatos de plasma que se aproximam da velocidade da luz. Nas galáxias blazar, um desses jatos está apontado diretamente para nós.
Mas há algo curioso na luz dos blazares: ela varia em intensidade. Isto foi anteriormente interpretado como estocástico ou aleatório, possivelmente o resultado de bolhas de material sendo injetadas nos jatos, causando o que parece ser um clarão.
Há alguns anos, Britzen e seus colegas mostraram que a variabilidade do blazar OJ 287 era o resultado de um jato em precessão. Isso significa que a fonte do jato está balançando como um pião, fazendo com que o próprio jato se curve e balance também. Sabemos também que OJ 287 abriga dois buracos negros supermassivos a precessão está ligada à sua órbita.
O JO 287 é um caso um tanto extremo; sua variabilidade é muito pronunciada. Mas usando a mesma estrutura em 11 outros blazares com variabilidade menos pronunciada, bem como no OJ 287, os investigadores descobriram que a precessão desempenha um papel significativo nas suas flutuações.
Outros processos, como bolhas e choques, também podem estar presentes, mas a precessão subjacente não deve ser ignorada na explicação da razão pela qual os jatos têm aquela aparência, dizem os investigadores.
“A física dos discos e jatos de acreção é bastante complexa, mas a sua cinemática pode ser comparada a giroscópios simples,” explica o astrofísico Michal Zajaček, da Universidade Masaryk, na República Checa.
“Se você exercer um torque externo em um disco de acreção, por exemplo, por um buraco negro secundário em órbita, ele irá precessar e sofrer nutação, e junto com ele o jato também, semelhante ao eixo de rotação da Terra que é afetado pela Lua e pelo Sol.”
Atualmente, falta-nos instrumentação com resolução para observar a arquitetura do disco que revelaria estes buracos negros binários, mas a monitorização contínua da precessão, bem como a observação a longo prazo de outros blazares, poderia continuar a produzir informações sobre a sua existência.
“A precessão do jato parece fornecer a melhor assinatura desses objetos, cuja existência é esperada não apenas pela comunidade de buracos negros/AGN, mas também pela comunidade de ondas gravitacionais/pulsares que publicou recentemente evidências da existência de um fundo gravitacional cósmico devido a as ondas gravitacionais emitidas pelas fusões de buracos negros massivos ao longo da história cósmica”, diz Britzen.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
