Crédito de imagem: ESO
Realizando um antigo sonho de astrônomos, as observações com o Very Large Telescope Interferometer (VLTI) no Observatório do ESO Paranal (Chile) tornaram possível obter uma imagem clara do entorno imediato do buraco negro no centro de uma galáxia ativa . Os novos resultados dizem respeito à galáxia espiral NGC 1068, localizada a uma distância de cerca de 50 milhões de anos-luz.
Eles mostram uma configuração de poeira comparativamente quente (cerca de 50 ° C) medindo 11 anos-luz de diâmetro e 7 anos-luz de espessura, com uma zona interna mais quente (500 ° C), com cerca de 2 anos-luz de largura.
Essas imagens e observações espectrais confirmam a teoria atual de que buracos negros no centro de galáxias ativas estão envoltos em uma espessa estrutura em forma de anel de gás e poeira chamada “toro”.
Para este estudo pioneiro, o primeiro de seu tipo de objeto extragalático por meio de interferometria infravermelha de linha de base longa, uma equipe internacional de astrônomos [2] usou o novo instrumento MIDI no laboratório VLTI. Foi projetado e construído em uma colaboração entre institutos de pesquisa alemães, holandeses e franceses [3].
Combinando a luz de dois telescópios unitários VLT de 8,2 m durante duas execuções de observação em junho e novembro de 2003, respectivamente, foi alcançada uma resolução máxima de 0,013 arcseg, correspondendo a cerca de 3 anos-luz à distância do NGC 1068. Espectros infravermelhos do foram obtidas regiões centrais desta galáxia que indicam que a poeira aquecida é provavelmente de composição aluminossilicato.
Os novos resultados são publicados em um trabalho de pesquisa publicado na edição de 6 de maio de 2004 da revista internacional de pesquisa Nature.
NGC 1068 - uma galáxia ativa típica
Galáxias ativas estão entre os objetos mais espetaculares do céu. Seus núcleos compactos (AGN = Núcleos Ativos da Galáxia) são tão luminosos que podem ofuscar toda a galáxia; "Quasares" constituem casos extremos desse fenômeno. Esses objetos cósmicos mostram muitas características observacionais interessantes em todo o espectro eletromagnético, variando de emissão de rádio a raio-X.
Atualmente, existem muitas evidências de que a usina final dessas atividades se origina em buracos negros supermassivos com massas de milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, cf. por exemplo, ESO PR 04/01. A da Via Láctea possui apenas cerca de 3 milhões de massas solares, cf. ESO PR 17/02. Acredita-se que o buraco negro seja alimentado a partir de um disco de acúmulo de gás e poeira ao seu redor. O material que cai em direção a esses buracos negros será compactado e aquecido a temperaturas tremendas. Esse gás quente irradia uma quantidade enorme de luz, fazendo com que o núcleo da galáxia ativa brilhe tão intensamente.
O NGC 1068 (também conhecido como Messier 77) está entre as galáxias ativas mais brilhantes e próximas. Localizado na constelação de Cetus (a baleia), a uma distância de cerca de 50 milhões de anos-luz, parece uma galáxia espiral barrada e bastante normal. O núcleo desta galáxia, no entanto, é muito luminoso, não apenas na óptica, mas também na luz ultravioleta e de raios-X. Um buraco negro com massa equivalente a cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol é necessário para explicar a atividade nuclear no NGC 1068.
As observações do VLTI
Nas noites de 14 a 16 de junho de 2003, uma equipe de astrônomos europeus [2] realizou uma primeira série de observações para verificar o potencial científico do recém-instalado instrumento MIDI no VLTI. Eles também estudaram a galáxia ativa NGC 1068. Já nesta primeira tentativa, foi possível ver detalhes perto do centro desse objeto, cf. ESO PR 17/03.
MIDI é sensível à luz com comprimento de onda próximo de 10 µm, ou seja, na região espectral do infravermelho médio ("infravermelho térmico"). Com distâncias entre os telescópios contribuintes (“linhas de base”) de até 200 m, o MIDI pode atingir uma resolução angular máxima (nitidez da imagem) de cerca de 0,01 arco-seg. Igualmente importante: combinando os feixes de luz de dois telescópios unitários VLT de 8,2 m, o MIDI agora permite, pela primeira vez, realizar interferometria infravermelha de objetos comparativamente fracos fora da nossa galáxia, a Via Láctea.
Com sua alta sensibilidade à radiação térmica, o MIDI é ideal para estudar material nas regiões altamente obscurecidas, perto de um buraco negro central e aquecido por sua radiação ultravioleta e óptica. A energia absorvida pelos grãos de poeira é então irradiada em comprimentos de onda mais longos na região espectral do infravermelho térmico entre 5 e 100 µm.
A região central do NGC 1068
Observações interferométricas adicionais foram asseguradas em novembro de 2003 a uma linha de base de 42 m. Após uma análise cuidadosa de todos os dados, a resolução espacial alcançada (nitidez da imagem) e os espectros detalhados permitiram aos astrônomos estudar a estrutura da região central do NGC 1068.
Eles detectam a presença de uma nuvem de poeira mais interna, comparativamente "quente", aquecida a cerca de 500 ° C e com um diâmetro igual ou menor que a nitidez da imagem alcançada, ou seja, cerca de 3 anos-luz. Está cercado por uma região mais fria e poeirenta, com uma temperatura de cerca de 50 ° C, medindo 11 anos-luz de diâmetro e cerca de 7 anos-luz de espessura. Esta é provavelmente a nuvem central prevista em forma de disco que gira em torno do buraco negro.
A espessura comparativa da estrutura observada (a espessura é ~ 65% do diâmetro) é de particular relevância, pois ela só pode permanecer estável se for submetida a uma injeção contínua de energia de movimento ("cinética"). No entanto, nenhum dos modelos atuais de regiões centrais em galáxias ativas fornece uma explicação convincente disso.
Os espectros MIDI, cobrindo o intervalo de comprimento de onda de 8 a 13,5 µm, também fornecem informações sobre a possível composição dos grãos de poeira. O constituinte mais provável é o silicato de alumínio e cálcio (Ca2Al2SiO7), uma espécie de alta temperatura que também é encontrada nas atmosferas externas de algumas estrelas super-gigantes. Ainda assim, essas observações piloto não podem excluir conclusivamente outros tipos de poeira não-olivina.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
