Astrônomos capturam um buraco negro a 6 bilhões de anos-luz de distância 'acordando'
Um estudo inovador revela o despertar de um núcleo galáctico ativo (AGN) e a intensa formação de estrelas em um aglomerado de galáxias em fusão, oferecendo uma visão única da evolução cósmica.
Aglomerados de galáxias são vastas coleções de galáxias e gás quente, geralmente categorizados como "relaxados" ou "não relaxados". Enquanto os aglomerados 'relaxados' possuem um núcleo frio onde o gás esfria eficientemente, os aglomerados 'não relaxados' são altamente aquecidos devido a fusões.
Normalmente, em núcleos frios, os jatos de um núcleo galáctico ativo (AGN) atuam como um termostato cósmico, regulando o resfriamento. No entanto, um estudo recente descobriu casos intermediários que desafiam essa dicotomia simples e nos ajudam a entender a evolução dos aglomerados mais massivos.
CHIPS 1911+4455, um aglomerado com desvio para o vermelho de z = 0,485, é um exemplo incomum, desafiando as expectativas típicas de núcleos frios. Ao contrário da maioria, ele abriga uma galáxia central (BCG) com formação estelar explosiva (starburst) e uma forma altamente perturbada.
Observações de raios-X revelaram que a galáxia possui um núcleo fortemente resfriado, com uma das menores entropias e tempos de resfriamento central conhecidos até o momento. Apesar dessa característica de núcleo frio, é um dos aglomerados mais irregulares, indicando que é altamente perturbado.
O cenário proposto sugere que uma grande fusão desencadeou instabilidades locais em seu núcleo, o que, por sua vez, deu início ao rápido resfriamento do gás e à formação de estrelas. A presença de gás molecular coespacial com o BCG corrobora essa ideia de interações de maré relacionadas à fusão.
Despertando o gigante: um AGN em sua infância cósmica
Até agora, nenhum estudo específico havia explorado o estado do AGN central neste aglomerado peculiar. Compreender seu papel é crucial, pois acredita-se que este AGN e a formação estelar sejam alimentados pelo mesmo gás de resfriamento. Que segredos suas emissões de rádio podem revelar?
Para desvendar esse mistério, novas observações detalhadas de rádio foram feitas com o Very Long Baseline Array (VLBA) e o Jansky Very Large Array (JVLA) em múltiplas frequências (de 0,3 a 5 GHz) e distâncias, cobrindo de 0,01 a 20 kpc.
Os dados do VLBA mostraram que o AGN despertou recentemente, observando-se um núcleo compacto com jatos simétricos de aproximadamente 30 parsecs de comprimento. É como assistir a um bebê cósmico dando seus primeiros passos energéticos!
Este núcleo compacto, com um espectro de rádio de "pico" característico, classifica-o como uma galáxia de espectro de rádio gigahertz (GPS). Isso indica que a atividade do buraco negro supermassivo (SMBH) começou muito recentemente, talvez apenas cerca de 1.000 a 10.000 anos atrás.
Fábricas de estrelas e poeira cósmica
Além do jovem AGN, as observações do JVLA revelaram algo fascinante. Em escalas maiores, cerca de 10 kpc, tênues "bigodes" de emissão de rádio foram detectados estendendo-se para o sul a partir do centro do aglomerado de galáxias, com algumas estruturas particularmente proeminentes.
Esses "bigodes" de rádio são surpreendentemente consistentes com 'nós' de formação estelar já identificados em imagens do Telescópio Espacial Hubble, sugerindo fortemente que representam regiões de emissão síncrotron impulsionadas pela formação estelar, provavelmente o produto de explosões de supernovas.
A taxa de formação estelar (SFR, em inglês) estimada a partir da radioluminosidade desses bigodes está entre 100 e 155 massas solares por ano. Esse valor é notavelmente consistente com as estimativas ópticas/infravermelhas, que produzem valores entre 140 e 190 massas solares por ano.
Outras possíveis explicações para jatos colimados de AGN ou lóbulos fósseis de uma explosão anterior foram descartadas devido às suas características morfológicas, unilateralidade e índice espectral relativamente plano, que corroboram amplamente a hipótese de serem emissões de rádio geradas por estrelas.
Um novo “sabor” na evolução cósmica
CHIPS 1911+4455 representa uma fase de transição crucial na evolução dos aglomerados de galáxias. O AGN na galáxia central acaba de começar a responder ao gás quente abundante e em resfriamento, em uma situação semelhante a aglomerados "pré-feedback", onde as radiogaláxias são muito jovens.
As propriedades do gás quente com uma entropia significativamente menor (aproximadamente 1,6 vezes menor que a média dos aglomerados com núcleos frios) parecem ser uma condição essencial para a eficiência do resfriamento do gás e são o que parece desencadear a atividade do AGN, algo como uma mudança cósmica.
No entanto, isso adiciona uma camada de complexidade ao cenário, pois, ao contrário de outros aglomerados pré-feedback, este sistema apresenta assimetrias significativas devido a uma fusão em andamento, sugerindo que o resfriamento não se deve apenas à falta de atividade dos AGNs, mas também a perturbações dinâmicas.
Este "sabor" particular de aglomerado oferece uma perspectiva única sobre como fusões, gás frio, formação estelar e feedback dos AGNs interagem, e nos leva a crer que esses sistemas, com núcleos extremamente frios e buracos negros supermassivos recém-ativados, podem ser mais comuns do que pensávamos.
Referência da notícia
JVLA and VLBA Study of the Merging Cool Core CHIPS 1911+4455 at z ∼ 0.5 Radio Emission from an Infant Active Galactic Nucleus and from a Rapidly Star-forming Brightest Cluster Galaxy. 08 de agosto, 2025. Ubertosi, et al.