Uma equipe de pesquisadores do Clemson University College of Science, em colaboração com colegas internacionais, relatou a primeira detecção definitiva de um jato relativístico emergindo de duas galáxias em colisão - em essência, a primeira prova fotográfica de que a fusão de galáxias pode produzir jatos de partículas carregadas que viajam quase à velocidade da luz.

Além disso, cientistas já haviam descoberto que esses jatos podem ser encontrados em galáxias de formato elíptico, que pode ser formada na fusão de duas galáxias espirais. Agora, eles têm uma imagem mostrando a formação de um jato de dois mais jovens, galáxias em forma de espiral.

"Pela primeira vez, encontramos duas galáxias em forma de espiral ou disco no caminho para uma colisão que produziu uma nascente, baby jet que acaba de começar sua vida no centro de uma das galáxias, "disse Vaidehi Paliya, um ex-pesquisador de pós-doutorado da Clemson e principal autor das descobertas relatadas no Astrophysical Journal em 7 de abril, 2020.

O artigo é intitulado "TXS 2116-077:Um jato relativístico emissor de raios gama hospedado em uma fusão de galáxias." Além de Paliya, que está agora no Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY) na Alemanha, os outros autores de Clemson incluem o professor associado Marco Ajello, professor Dieter Hartmann, e o professor adjunto Stefano Marchesi, do departamento de física e astronomia.

O fato de o jato ser tão jovem permitiu aos pesquisadores ver claramente seu hospedeiro.

De acordo com Ajello, outros já imaginaram colisões galácticas muitas vezes. Mas ele e seus colegas são os primeiros a capturar duas galáxias se fundindo onde há um jato totalmente formado apontando para nós, embora, um muito jovem, e, portanto, ainda não é brilhante o suficiente para nos cegar.

"Tipicamente, um jato emite luz tão poderosa que não podemos ver a galáxia atrás dele, "Disse Marchesi." É como tentar olhar para um objeto e alguém apontar uma lanterna forte para os seus olhos. Tudo o que você pode ver é a lanterna. Este jato é menos potente, para que possamos realmente ver a galáxia onde nasce. "

Jatos são os fenômenos astrofísicos mais poderosos do universo. Eles podem emitir mais energia para o universo em um segundo do que o nosso sol produzirá em toda a sua vida. Essa energia está na forma de radiação, como ondas de rádio intensas, Raios X, e raios gama.

"Os jatos são os melhores aceleradores do universo - muito melhores do que os supercolhedores que temos na Terra, "disse Hartmann, referindo-se a aceleradores usados ​​em estudos de física de alta energia.

Jets foram pensados ​​para nascer de mais velhos, galáxias de formato elíptico com um núcleo galáctico ativo (AGN), que é um buraco negro supermassivo que reside em seu centro. Como ponto de referência, cientistas acreditam que todas as galáxias têm buracos negros supermassivos localizados centralmente, mas nem todos eles são AGNs. Por exemplo, o enorme buraco negro de nossa Via Láctea está adormecido.

Os cientistas teorizam que os AGNs crescem ao atrair gravitacionalmente o gás e a poeira por meio de um processo denominado acreção. Mas nem toda essa matéria é agregada ao buraco negro. Algumas das partículas tornam-se aceleradas e são expelidas em feixes estreitos na forma de jatos.

"É difícil desalojar o gás da galáxia e fazer com que chegue ao centro, "Ajello explicou." Você precisa de algo para sacudir um pouco a galáxia para fazer o gás chegar lá. A fusão ou colisão de galáxias é a maneira mais fácil de mover o gás, e se gás suficiente se move, então o buraco negro supermassivo se tornará extremamente brilhante e poderá desenvolver um jato. "

Ajello acredita que a imagem da equipe capturou as duas galáxias, uma galáxia Seyfert 1 conhecida como TXS 2116-077 e outra galáxia de massa semelhante, pois estavam colidindo pela segunda vez por causa da quantidade de gás vista na imagem.

"Eventualmente, todo o gás será expulso para o espaço, e sem gás, uma galáxia não pode mais formar estrelas, "Ajello disse." Sem gás, o buraco negro será desligado e a galáxia ficará dormente. "

Daqui a bilhões de anos, nossa própria Via Láctea se fundirá com a galáxia de Andrômeda.

"Os cientistas realizaram simulações numéricas detalhadas e previram que este evento pode levar à formação de uma galáxia elíptica gigante, "disse Paliya." Dependendo das condições físicas, pode hospedar um jato relativístico, mas isso está em um futuro distante. "

A equipe capturou a imagem usando um dos maiores telescópios terrestres do mundo, o telescópio infravermelho óptico de 8,2 metros Subaru localizado no cume de uma montanha no Havaí. Eles realizaram observações subsequentes com o Gran Telescopio Canarias e o Telescópio William Herschel na ilha de La Palma, na costa da Espanha, bem como com o telescópio espacial Chandra X-Ray Observatory da NASA.