Buraco negro reativa-se após 100 milhões de anos e lança jatos por um milhão de anos-luz.

Investigadores descobriram que um buraco negro supermassivo, no seio de uma galáxia distante chamada J1007+3540, voltou a lançar jatos extremamente energéticos depois de quase 100 milhões de anos de inactividade.

Esta nova fase de actividade sugere que as galáxias podem ser moldadas não por um único episódio, mas por erupções repetidas que embatem continuamente no meio envolvente.

Camadas novas, sinais antigos em J1007+3540

Em imagens de rádio de J1007+3540, vê-se uma faixa interior muito luminosa encaixada dentro de restos mais antigos e esbatidos, evidenciando dois períodos distintos de erupção.

Ao seguir essas “camadas” concêntricas, Shobha Kumari, do Midnapore City College, identificou um motor central que tinha voltado a ligar-se.

A equipa concluiu que o jato mais recente não apagou os detritos anteriores, que se mantiveram detectáveis sob a forma de um casulo exterior em fading.

Essa sobreposição preservou o registo do passado e mostrou, ao mesmo tempo, como o enxame (cluster) circundante continuou a influenciar a evolução da erupção.

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

Um relatório associou esta distorção 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 ele está a atrair 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 que permanecem visíveis

A evidência mais nítida de um reinício veio do intervalo de idades entre os lobos interiores mais recentes e o lobo a norte, 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.

Ainda mais antigo, o lobo exterior do lado norte atingiu cerca de 240 milhões de anos, preservando o registo de uma erupção anterior que sobreviveu ao período de desligamento.

Este padrão aponta para um ciclo de alimentação do buraco negro que alterna um AGN entre fases brilhantes 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 afasta e, depois, se interrompe antes de continuar como uma emissão mais fina.

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

Esse contraste sugere re-aceleração: partículas já envelhecidas voltam a ganhar energia em vez de simplesmente perderem brilho com a idade.

Em vez de desenhar uma pluma única e limpa, a cauda indica que o enxame pode estar a redireccionar e a reavivar parcialmente detritos deixados por explosões anteriores.

Porque é que os “relógios” não batem certo

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

A idade estimada foi de cerca de 100 milhões de anos, embora a cauda pareça muito mais desgastada e deslocada.

Turbulência no enxame ou choques fracos podem energizar electrões antigos, fazendo o sinal de rádio aparentar uma idade menor do que a idade real das partículas.

Como a equipa dispunha apenas de duas frequências de rádio, este enigma das idades mantém-se provisório, apesar de tornar o mistério mais evidente.

Uma fonte de combustível que não se vê

Longe de estar “morta”, a galáxia hospedeira aparenta ser antiga, poeirenta e ainda capaz de alimentar a formação estelar e o seu núcleo.

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

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

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

Ondas de rádio que guardam a memória

A rádio-astronomia de baixa frequência foi decisiva, porque os detritos antigos dos jatos continuam a emitir aí muito depois de as observações mais “nítidas” de alta frequência desaparecerem.

O LOFAR e a versão melhorada do Giant Metrewave Radio Telescope, na Índia, permitiram comparar estruturas interiores mais jovens com material exterior ténue, remanescente de actividade anterior.

Essas medições revelaram componentes que levantamentos mais antigos e menos detalhados, em geral, quase não tinham detectado - em particular a cauda fraca e a região a norte fortemente comprimida.

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

Mais do que um espectáculo

Após a publicação, Kumari descreveu o sistema reactivado de forma directa, recorrendo a uma imagem fácil de compreender para leitores não especialistas.

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

A metáfora funciona porque o jato interior aparece encaixado dentro de destroços mais antigos, reunindo idades diferentes numa única “fotografia”.

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

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 abre caminho através de um meio densamente preenchido.

Imagem de raios X mais profunda poderá mapear directamente o gás quente e testar se choques ou cavidades estão a contribuir para a curvatura do escoamento.

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

Essas perspectivas adicionais deverão esclarecer se a cauda a sul é um relicto reavivado, um jato redireccionado, ou uma combinação de ambos.

Porque é que esta descoberta é importante

J1007+3540 demonstra 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 mostrar com que frequência erupções repetidas, combustível oculto e pressão do enxame remodelam o mesmo sistema.