Seis Galáxias são Observadas em Transições Repentinas e Drásticas

Um novo estudo liderado por astrônomos da Universidade de Maryland documentou seis galáxias comuns cujos núcleos apresentam linhas de emissão de baixa ionização (LINERs; esquerda) transformando repentinamente em quasares (à direita), lar do núcleo mais brilhante de todos os núcleos galácticos ativos. Crédito: (Esquerda; imagens de infravermelho e luz visível): ESA / Hubble, NASA e S. Smartt (Queen's University Belfast); (Direita; conceito do artista): NASA / JPL-Caltech

As galáxias vêm em uma ampla variedade de formas, tamanhos e brilho, variando de galáxias vulgarmente comuns a galáxias luminosas ativas. Enquanto uma galáxia comum é visível principalmente por causa da luz de suas estrelas, uma galáxia ativa brilha mais forte em seu centro, ou núcleo, onde um buraco negro supermassivo emite uma rajada constante de luz brilhante, pois consome vorazmente gás, poeira e estrelas nas proximidades.
Em algum lugar do espectro entre galáxias comuns e ativas está outra classe, conhecida como galáxias cujos núcleos apresentam linhas de emissão de baixa ionização (LINER). Embora os LINERs sejam relativamente comuns, representando cerca de um terço de todas as galáxias próximas, os astrônomos debatem ferozmente a principal fonte de emissão de luz dos LINERs. Alguns argumentam que os núcleos galácticos fracamente ativos são responsáveis, enquanto outros sustentam que as regiões de formação de estrelas fora do núcleo galáctico produzem mais luz.
Uma equipe de astrônomos observou seis galáxias LINER suaves surpreendentemente se transformando em quasares vorazes - lar do mais brilhante de todos os núcleos galácticos ativos. A equipe relatou suas observações, o que poderia ajudar a desmistificar a natureza de LINERs e quasares, respondendo a algumas perguntas candentes sobre a evolução galáctica, no Astrophysical Journal de 18 de setembro de 2019. Com base em suas análises, os pesquisadores sugerem que descobriram um novo tipo de atividade do buraco negro no centro dessas seis galáxias LINER.
"Para um dos seis objetos, primeiro pensamos ter observado um evento de perturbação das marés, que acontece quando uma estrela passa muito perto de um buraco negro supermassivo e é fragmentada", disse Sara Frederick, uma estudante de graduação do Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland e a principal autora do trabalho de pesquisa. "Mas descobrimos mais tarde que era um buraco negro anteriormente dormente passando por uma transição que os astrônomos chamam de 'mudança de aparência', resultando em um quasar brilhante. Observar seis dessas transições, todas em galáxias LINER relativamente silenciosas, sugere que identificamos uma classe totalmente nova de núcleo galáctico ativo.
Todas as seis transições surpreendentes foram observadas durante os primeiros nove meses pelo Zwicky Transient Facility (ZTF), um projeto automatizado de pesquisa do céu baseado no Observatório Palomar da Caltech, perto de San Diego, Califórnia, que iniciou as observações em março de 2018.
As transições de mudança de aparência foram documentadas em outras galáxias - mais comumente em uma classe de galáxias ativas conhecidas como galáxias Seyfert. Por definição, as galáxias Seyfert têm um núcleo galáctico ativo e brilhante, mas as galáxias de Tipo 1 e Tipo 2 diferem na quantidade de luz que emitem em comprimentos de onda específicos. Segundo Frederick, muitos astrônomos suspeitam que a diferença resulte do ângulo em que os astrônomos veem as galáxias.
Pensa-se que as galáxias Seyfert tipo 1 estão de frente para a Terra, fornecendo uma visão desobstruída de seus núcleos, enquanto as galáxias Seyfert tipo 2 são inclinadas em um ângulo oblíquo, de modo que seus núcleos são parcialmente obscurecidos por um anel em forma de rosca de nuvens de gás densas e empoeiradas. Assim, as mudanças nas transições de aparência entre essas duas classes representam um quebra-cabeça para os astrônomos, uma vez que não se espera que a orientação de uma galáxia para a Terra mude.
As novas observações de Frederick e seus colegas podem questionar essas suposições.
"Começamos tentando entender as transformações de mudança de aparência nas galáxias  Seyfert. Mas, em vez disso, encontramos uma nova classe de núcleo galáctico ativo capaz de transformar uma galáxia fraca em um quasar luminoso", disse Suvi Gezari, professor associado de astronomia da UMD, co-diretor da JSI e co-autor do trabalho de pesquisa. "A teoria sugere que um quasar deve levar milhares de anos para ser ativado, mas essas observações sugerem que isso pode acontecer muito rapidamente. Diz-nos que a teoria está toda errada. Pensamos que a transformação da galáxia Seyfert era o principal quebra-cabeça. Mas agora temos Um problema maior para resolver".
Frederick e seus colegas querem entender como uma galáxia anteriormente quieta, com um núcleo calmo, pode repentinamente fazer a transição para um farol brilhante de radiação galáctica. Para saber mais, eles realizaram observações de acompanhamento dos objetos com o Telescópio Discovery Channel, que é operado pelo Observatório Lowell em parceria com a UMD, Universidade de Boston, Universidade de Toledo e Universidade do Norte do Arizona. Essas observações ajudaram a esclarecer aspectos das transições, incluindo como os núcleos galácticos em rápida transformação interagiram com as galáxias hospedeiras.
"Nossas descobertas confirmam que os LINERs podem, de fato, hospedar buracos negros supermassivos ativos em seus centros", afirmou Frederick. "Mas essas seis transições foram tão repentinas e drásticas que nos dizem que algo completamente diferente está acontecendo nessas galáxias. Queremos saber como quantidades tão grandes de gás e poeira podem de repente começar a cair em um buraco negro. Porque capturamos essas transições no ato, abre muitas oportunidades para comparar como eram os núcleos antes e depois da transformação".
Ao contrário da maioria dos quasares, que iluminam as nuvens circundantes de gás e poeira muito além do núcleo galáctico, os pesquisadores descobriram que apenas o gás e a poeira mais próximos do núcleo haviam sido ativados pelos LINERs. Frederick, Gezari e seus colaboradores suspeitam que essa atividade se espalhe gradualmente a partir do núcleo galáctico - e pode oferecer a oportunidade de mapear o desenvolvimento de um quasar recém-nascido, ou seja, um LINER hoje pode ser um quasar amanhã.
"É surpreendente que qualquer galáxia possa mudar sua aparência nas escalas de tempo humanas. Essas mudanças estão ocorrendo muito mais rapidamente do que podemos explicar com a atual teoria dos quasares", disse Frederick. "Vai denotar algum trabalho para entender o que pode atrapalhar a estrutura de acreção de uma galáxia e causar essas mudanças em tão pouco tempo. As forças em jogo devem ser muito extremas e muito drásticas".

Fonte: PHYS.ORG