Um cientista da Clemson University uniu forças com uma equipe internacional de astrônomos para identificar as emissões periódicas de raios gama de 11 galáxias ativas, pavimentando o caminho para estudos futuros de galáxias não convencionais que podem abrigar dois buracos negros supermassivos em seus centros.

Entre os astrônomos, há muito está bem estabelecido que a maioria das galáxias hospeda um buraco negro em seu centro. Mas as galáxias que hospedam um par de buracos negros permaneceram teóricas.

Os resultados da pesquisa da equipe apareceram em The Astrophysical Journal em 19 de junho, 2020 em um artigo intitulado "Busca sistemática de periodicidade de raios gama em núcleos galácticos ativos detectados pelo Fermi Large Area Telescope."

"Em geral, buracos negros supermassivos são caracterizados por massas de mais de um milhão de massas do nosso sol, "disse Pablo Peñil, autor principal do estudo e Ph.D. estudante da Universidad Complutense de Madrid na Espanha. "Alguns desses buracos negros supermassivos, conhecidos como núcleos galácticos ativos (AGN), descobriram que as partículas aceleram até quase a velocidade da luz em feixes colimados chamados de jatos. A emissão desses jatos é detectada em todo o espectro eletromagnético, mas a maior parte de sua energia é liberada na forma de raios gama. "

Raios gama, que são as formas mais extremas de luz, são detectados pelo Telescópio de Grande Área a bordo do Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA. AGN são caracterizados por variações abruptas e imprevisíveis de brilho.

"Identificar padrões regulares em sua emissão de raios gama é como olhar para o mar tempestuoso e procurar o minúsculo conjunto regular de ondas causadas por, dizer, a passagem de um pequeno barco, "Peñil disse." Torna-se muito desafiador muito rapidamente. "

A equipe realizou a primeira etapa difícil de identificar um grande número de galáxias que emite periodicamente ao longo dos anos e está tentando resolver a questão do que está produzindo esse comportamento periódico nesses AGN. Várias das possíveis explicações são fascinantes.

"O próximo passo será a preparação de campanhas de observação com outros telescópios para acompanhar de perto essas galáxias e, com sorte, desvendar as razões por trás dessas observações convincentes, "disse o co-autor Marco Ajello, professor associado do departamento de física e astronomia do College of Science na Clemson University. "Temos algumas possibilidades em mente - de efeitos de farol produzidos pelos jatos a modulações no fluxo de matéria para o buraco negro - mas uma solução muito interessante seria que a periodicidade é produzida por um par de buracos negros supermassivos girando em torno um do outro . Compreender a relação desses buracos negros com seu ambiente será essencial para um quadro completo da formação de galáxias. "

Graças a uma década de observações do Fermi-LAT, a equipe foi capaz de identificar a repetição de sinais de raios gama ao longo de ciclos de alguns anos. Na média, essas emissões se repetiam a cada dois anos.

"Nosso estudo representa o trabalho mais completo até o momento na pesquisa de periodicidade em raios gama, um estudo que será fundamental para obter insights sobre a origem desse comportamento peculiar, "disse o co-autor Alberto Domínguez, Ph.D. de Peñil supervisor em Madrid e também ex-pesquisador de pós-doutorado no grupo de Ajello na Clemson. "Usamos nove anos de observações contínuas do céu LAT. Entre os mais de dois mil AGN analisados, apenas cerca de uma dúzia se destaca por essa emissão cíclica intrigante. "

Aumentar a amostra limitada de emissores periódicos constitui um importante salto para a compreensão dos processos físicos subjacentes nessas galáxias.

"Anteriormente, apenas dois blazares eram conhecidos por mostrar mudanças periódicas em seu brilho de raios gama. Graças ao nosso estudo, podemos dizer com segurança que esse comportamento está presente em 11 outras fontes, "disse a co-autora Sara Buson, professor da Universidade de Würzburg, na Alemanha. "Além disso, nosso estudo encontrou 13 outras galáxias com sugestões de emissão cíclica. Mas para confirmar isso com segurança, precisamos esperar que o Fermi-LAT colete ainda mais dados. "