Durante a década de 1970, os cientistas confirmaram que as emissões de rádio vindas do centro de nossa galáxia eram devidas à presença de um buraco negro supermassivo (SMBH). Localizado a cerca de 26.000 anos-luz da Terra, entre a constelação de Sagitário e Escorpião, esse recurso passou a ser conhecido como Sagitário A *. Desde então, os astrônomos passaram a entender que a maioria das galáxias massivas tem uma SMBH no centro.
Além disso, os astrônomos descobriram que os buracos negros nessas galáxias são cercados por enormes toros rotativos de poeira e gás, que é o que explica a energia que eles liberam. No entanto, foi apenas recentemente que uma equipe de astrônomos, usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), conseguiu capturar uma imagem do toro de gás empoeirado em torno do buraco negro supermassivo do M77.
O estudo que detalha suas descobertas apareceu recentemente no Cartas Astronômicas sob o título "ALMA revela um toro molecular molecular denso e rotativo compacto não homogêneo no núcleo NGC 1068". O estudo foi conduzido por uma equipe de pesquisadores japoneses do Observatório Astronômico Nacional do Japão - liderado por Masatoshi Imanishi - com assistência da Universidade Kagoshima.
Como a maioria das galáxias massivas, o M77 possui um Núcleo Galáctico Ativo (AGN), onde poeira e gás estão sendo acumulados em sua SMBH, levando a uma luminosidade acima do normal. Por algum tempo, os astrônomos ficaram intrigados com a curiosa relação que existe entre SMBHs e galáxias. Enquanto galáxias mais massivas têm SMBHs maiores, as galáxias hospedeiras ainda são 10 bilhões de vezes maiores que seu buraco negro central.
Isso naturalmente levanta questões sobre como dois objetos de escalas muito diferentes podem se afetar diretamente. Como resultado, os astrônomos tentaram estudar a AGN para determinar como galáxias e buracos negros co-evoluem. Para o estudo, a equipe conduziu observações de alta resolução da região central de M77, uma galáxia espiral barrada localizada a cerca de 47 milhões de anos-luz da Terra.
Usando o ALMA, a equipe fotografou a área em torno do centro da M77 e conseguiu resolver uma estrutura gasosa compacta com um raio de 20 anos-luz. Como esperado, a equipe descobriu que a estrutura compacta estava girando em torno do buraco negro central das galáxias. Como Masatoshi Imanishi explicou em um comunicado de imprensa do ALMA:
“Para interpretar várias características observacionais dos AGNs, os astrônomos assumiram estruturas rotativas semelhantes a rosquinhas de gás empoeirado em torno de buracos negros supermassivos ativos. Isso é chamado de "modelo unificado" da AGN. No entanto, a rosquinha gasosa empoeirada é muito pequena na aparência. Com a alta resolução do ALMA, agora podemos ver diretamente a estrutura. ”
No passado, os astrônomos observaram o centro da M77, mas ninguém foi capaz de resolver o toro rotativo em seu centro até agora. Isso foi possível graças à resolução superior do ALMA, bem como à seleção de linhas de emissões moleculares. Essas linhas de emissão incluem cianeto de hidrogênio (HCN) e íons formil (HCO +), que emitem microondas apenas em gás denso, e monóxido de carbono - que emite microondas sob uma variedade de condições.
As observações dessas linhas de emissão confirmaram outra previsão feita pela equipe, que era a de que o toro seria muito denso. "Observações anteriores revelaram o alongamento leste-oeste do toro gasoso empoeirado", disse Imanishi. "A dinâmica revelada a partir de nossos dados do ALMA concorda exatamente com a orientação rotacional esperada do toro."
No entanto, suas observações também indicaram que a distribuição de gás em torno de uma SMBH é mais complicada do que sugere um modelo unificado simples. De acordo com este modelo, a rotação do toro seguiria a gravidade do buraco negro; mas o que Imanishi e sua equipe descobriram indicou que gás e poeira no toro também exibem sinais de movimento altamente aleatório.
Isso poderia ser uma indicação de que o AGN no centro de M77 tinha uma história violenta, que poderia incluir a fusão com uma pequena galáxia no passado. Em resumo, as observações da equipe indicam que as fusões galácticas podem ter um impacto significativo sobre como os AGNs se formam e se comportam. A esse respeito, suas observações sobre o toro M77s já estão fornecendo pistas sobre a história e evolução da galáxia.
O estudo das SMBHs, embora intensivo, também é muito desafiador. Por um lado, o SMBH mais próximo (Sagitarrius A *) é relativamente silencioso, com apenas uma pequena quantidade de gás acumulando-se nele. Ao mesmo tempo, está localizado no centro da nossa galáxia, onde é obscurecido pela poeira, gás e estrelas intervenientes. Assim, os astrônomos são forçados a procurar outras galáxias para estudar como as SMBHs e suas galáxias coexistem.
E, graças a décadas de estudo e melhorias na instrumentação, os cientistas estão começando a ter uma visão clara dessas regiões misteriosas pela primeira vez. Ao serem capazes de estudá-los em detalhes, os astrônomos também estão obtendo informações valiosas sobre como esses buracos negros maciços e suas estruturas circulares poderiam coexistir com suas galáxias ao longo do tempo.
