Na década de 1970, os astrônomos tomaram conhecimento de uma fonte de rádio compacta no centro da Via Láctea - que eles chamaram de Sagitário A. Após muitas décadas de observação e crescente evidência, teorizou-se que a fonte dessas emissões de rádio era de fato uma buraco negro supermassivo (SMBH). Desde então, os astrônomos passaram a teorizar que as SMBHs estão no coração de todas as grandes galáxias do Universo.
Na maioria das vezes, esses buracos negros são silenciosos e invisíveis, sendo impossível observar diretamente. Mas durante os momentos em que o material está caindo em suas massas enormes, eles brilham com radiação, emitindo mais luz do que o resto da galáxia combinada. Esses centros brilhantes são conhecidos como Núcleos Galácticos Ativos e são a prova mais forte da existência de SMBHs.
Descrição:
Deve-se notar que as enormes explosões de luminosidade observadas nos Núcleos Galácticos Ativos (AGNs) não vêm dos próprios buracos negros supermassivos. Por algum tempo, os cientistas entenderam que nada, nem mesmo a luz, pode escapar do Horizonte de Eventos de um buraco negro.
Em vez disso, a explosão maciça de radiações - que inclui emissões nas faixas de rádio, microondas, infravermelho, óptico, ultravioleta (UV), raios X e raios gama - provém da matéria fria (gás e poeira) que envolve o preto buracos. Eles formam discos de acúmulo que orbitam os buracos negros supermassivos e gradualmente os alimentam.
A incrível força de gravidade nessa região comprime o material do disco até atingir milhões de graus Kelvin. Isso gera radiação brilhante, produzindo energia eletromagnética que atinge o pico na banda de onda ótica-UV. Uma coroa de material quente também se forma acima do disco de acreção e pode espalhar fótons até as energias dos raios X.
Uma grande fração da radiação do AGN pode ser obscurecida por gás e poeira interestelar próximos ao disco de acreção, mas isso provavelmente será irradiado novamente na banda de ondas infravermelhas. Como tal, a maioria (se não todo) do espectro eletromagnético é produzida através da interação da matéria fria com as SMBHs.
A interação entre o campo magnético rotativo do buraco negro supermassivo e o disco de acreção também cria poderosos jatos magnéticos que disparam material acima e abaixo do buraco negro em velocidades relativísticas (isto é, uma fração significativa da velocidade da luz). Esses jatos podem se estender por centenas de milhares de anos-luz e são uma segunda fonte potencial de radiação observada.
Tipos de AGN:
Normalmente, os cientistas dividem o AGN em duas categorias, denominadas núcleos "rádio silencioso" e "rádio alto". A categoria de volume alto corresponde aos AGNs que possuem emissões de rádio produzidas pelo disco de acreção e pelos jatos. Os AGNs silenciosos por rádio são mais simples, pois qualquer jato ou emissão relacionada a jato é desprezível.
Carl Seyfert descobriu a primeira classe de AGN em 1943, razão pela qual agora eles levam o nome dele. As “galáxias de Seyfert” são um tipo de AGN silencioso por rádio, conhecido por suas linhas de emissão e subdivididas em duas categorias com base nelas. As galáxias Seyfert tipo 1 têm linhas de emissões ópticas estreitas e ampliadas, o que implica a existência de nuvens de gás de alta densidade, bem como velocidades de gás entre 1000 - 5000 km / s perto do núcleo.
Os Seyferts tipo 2, por outro lado, possuem apenas linhas de emissão estreitas. Essas linhas estreitas são causadas por nuvens de gás de baixa densidade que estão a distâncias maiores do núcleo e velocidades de gás de cerca de 500 a 1000 km / s. Assim como Seyferts, outras subclasses de galáxias silenciosas por rádio incluem quasares com silêncio silencioso e LINERs.
As galáxias da região da linha de emissão nuclear de baixa ionização (LINERs) são muito semelhantes às galáxias Seyfert 2, exceto por suas linhas de baixa ionização (como o nome sugere), que são bastante fortes. Eles são o AGN de menor luminosidade existente, e muitas vezes se pergunta se eles são de fato alimentados pela acumulação em um buraco negro supermassivo.
As galáxias com volume alto de rádio também podem ser subdivididas em categorias como galáxias de rádio, quasares e blazares. Como o nome sugere, as galáxias de rádio são galáxias elípticas que são fortes emissores de ondas de rádio. Os quasares são o tipo mais luminoso de AGN, com espectros semelhantes aos Seyferts.
No entanto, eles são diferentes, pois suas características de absorção estelar são fracas ou ausentes (o que significa que provavelmente são menos densas em termos de gás) e as linhas de emissão estreitas são mais fracas que as linhas amplas vistas em Seyferts. Blazars são uma classe altamente variável de AGN que são fontes de rádio, mas não exibem linhas de emissão em seus espectros.
Detecção:
Historicamente falando, várias características foram observadas nos centros de galáxias que permitiram que elas fossem identificadas como AGNs. Por exemplo, sempre que o disco de acréscimo puder ser visto diretamente, poderão ser vistas emissões óptico-nucleares. Sempre que o disco de acreção é obscurecido por gás e poeira perto do núcleo, um AGN pode ser detectado por suas emissões de infravermelho.
Depois, existem as linhas de emissão óptica amplas e estreitas associadas a diferentes tipos de AGN. No primeiro caso, eles são produzidos sempre que o material frio estiver próximo ao buraco negro e são o resultado do material emissor girar em torno do buraco negro em alta velocidade (causando uma série de desvios Doppler dos fótons emitidos). No primeiro caso, o material frio mais distante é o culpado, resultando em linhas de emissão mais estreitas.
Em seguida, há emissões de rádio contínuas e contínuas de raios-x. Enquanto as emissões de rádio são sempre o resultado do jato, as emissões de raios-x podem surgir do jato ou da coroa quente, onde a radiação eletromagnética é dispersa. Por último, existem emissões de linhas de raios-X, que ocorrem quando as emissões de raios-X iluminam o material pesado e frio que fica entre ele e o núcleo.
Esses sinais, sozinhos ou combinados, levaram os astrônomos a fazer inúmeras detecções no centro das galáxias, bem como a discernir os diferentes tipos de núcleos ativos por aí.
A Via Láctea:
No caso da Via Láctea, a observação em andamento revelou que a quantidade de material acumulado no Sagitarrius A é consistente com um núcleo galáctico inativo. Foi teorizado que ele possuía um núcleo ativo no passado, mas desde então passou para uma fase silenciosa por rádio. No entanto, também foi teorizado que ele poderá se tornar ativo novamente em alguns milhões (ou bilhões) de anos.
Quando a galáxia de Andrômeda se fundir com a nossa daqui a alguns bilhões de anos, o buraco negro supermassivo que está no seu centro se fundirá com o nosso, produzindo um muito mais massivo e poderoso. Neste ponto, o núcleo da galáxia resultante - a galáxia Milkdromeda (Andrilky), talvez? - certamente terá material suficiente para ser ativo.
A descoberta de núcleos galácticos ativos permitiu aos astrônomos agrupar várias classes diferentes de galáxias. Também permitiu que os astrônomos entendessem como o tamanho de uma galáxia pode ser discernido pelo comportamento em sua essência. E por último, também ajudou os astrônomos a entender quais galáxias sofreram fusões no passado e o que poderia vir para o nosso dia.
Escrevemos muitos artigos sobre galáxias para a Space Magazine. Eis o que alimenta o motor de um buraco negro supermassivo ?, a Via Láctea pode se tornar um buraco negro ?, o que é um buraco negro supermassivo ?, ligando um buraco negro supermassivo, o que acontece quando os buracos negros supermassivos colidem ?.
Para obter mais informações, consulte os Comunicados de imprensa sobre galáxias do Hubblesite e aqui está a Página de ciências sobre galáxias da NASA.
Astronomy Cast também tem episódios sobre núcleos galácticos e buracos negros supermassivos. Aqui está o episódio 97: galáxias e o episódio 213: buracos negros supermassivos.
Fonte:
- NASA - Introdução ao AGN
- Wikipedia - Núcleo Galáctico Ativo
- Cosmos - AGN
- Astronomia de raios-X de Cambridge - AGN
- Universidade de Leicester - AGN
