Há não muito tempo atrás, astrônomos mapearam uma galáxia distante, longe usando ondas de rádio e descobriu que tem uma forma surpreendentemente familiar. No processo, eles descobriram o objeto, chamado TXS 0128 + 554, experimentou dois poderosos surtos de atividade no século passado.

Cerca de cinco anos atrás, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA relatou que TXS 0128 + 554 (TXS 0128 para abreviar) é uma fonte fraca de raios gama, a forma de luz de mais alta energia. Desde então, os cientistas analisaram mais de perto o Very Long Baseline Array (VLBA) e o Chandra X-ray Observatory da NASA.

"Após o anúncio do Fermi, ampliamos um milhão de vezes mais perto da galáxia usando as antenas de rádio do VLBA e mapeamos sua forma ao longo do tempo, "disse Matthew Lister, professor de física e astronomia na Purdue University em West Lafayette, Indiana. "A primeira vez que vi os resultados, Eu imediatamente pensei que se parecia com a nave espacial de caça TIE de Darth Vader de 'Star Wars:A New Hope.' Essa foi uma surpresa divertida, mas sua aparência em diferentes frequências de rádio também nos ajudou a aprender mais sobre como galáxias ativas podem mudar dramaticamente em escalas de tempo de décadas. "

Um artigo que descreve as descobertas, liderado por Lister, foi publicado na edição de 25 de agosto da Astrophysical Journal e agora está disponível online.

TXS 0128 fica a 500 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Cassiopeia, ancorado por um buraco negro supermassivo com cerca de 1 bilhão de vezes a massa do Sol. É classificada como uma galáxia ativa, o que significa que todas as suas estrelas juntas não podem explicar a quantidade de luz que ele emite.

A energia extra de uma galáxia ativa inclui excesso de rádio, Raio X, e luz de raios gama. Os cientistas acham que essa emissão surge de regiões próximas ao buraco negro central, onde um disco giratório de gás e poeira se acumula e se aquece por causa das forças gravitacionais e de atrito.

Cerca de um décimo das galáxias ativas produzem um par de jatos, feixes de partículas de alta energia viajando quase na velocidade da luz em direções opostas. Os astrofísicos acham que esses jatos produzem raios gama. Em alguns casos, colisões com tênue gás intergaláctico eventualmente retardam e interrompem o movimento de saída das partículas do jato, e o material começa a fluir de volta para o centro da galáxia. Isso resulta em regiões amplas, ou lóbulos, cheio de partículas em movimento rápido espiralando em torno de campos magnéticos. As interações das partículas criam emissão de rádio brilhante.

Fermi identificou mais de 3, 000 galáxias ativas usando seu telescópio de grande área, que examina todo o céu a cada três horas. Quase todos eles estão alinhados de forma que um jato aponta quase diretamente para a Terra, o que aumenta seus sinais. TXS 0128, Contudo, é cerca de 100, 000 vezes menos poderoso do que a maioria deles. Na verdade, mesmo que seja relativamente próximo, Fermi precisava acumular cinco anos de dados da galáxia antes de relatá-la como uma fonte de raios gama em 2015.

Os pesquisadores então adicionaram a galáxia a uma pesquisa de longa duração conduzida pelo VLBA, uma rede de antenas de rádio operada pelo Observatório Nacional de Radioastronomia, que vai do Havaí às Ilhas Virgens dos EUA.

As medições da matriz fornecem um mapa detalhado do TXS 0128 em diferentes frequências de rádio. A estrutura de rádio que eles revelaram se estende por 35 anos-luz e se inclina cerca de 50 graus fora de nossa linha de visão. Esse ângulo significa que os jatos não estão apontados diretamente para nós e pode explicar por que a galáxia é tão fraca em raios gama.

"O universo do mundo real é tridimensional, mas quando olhamos para o espaço, normalmente vemos apenas duas dimensões, "disse Daniel Homan, um co-autor e professor de astronomia na Denison University em Granville, Ohio. "Nesse caso, temos sorte porque a galáxia é inclinada de tal maneira, da nossa perspectiva, que a luz do lóbulo mais distante viaja dezenas de anos-luz a mais para chegar até nós do que a luz do mais próximo. Isso significa que estamos vendo o lóbulo mais distante em um ponto anterior de sua evolução. "

Se a galáxia estivesse alinhada de forma que os jatos e lóbulos estivessem perpendiculares à nossa linha de visão, toda a luz alcançaria a Terra ao mesmo tempo. Veríamos ambos os lados no mesmo estágio de desenvolvimento, que eles são na realidade.

A forma aparente da galáxia depende da freqüência de rádio usada. Em 2,3 gigahertz (GHz), cerca de 21 vezes maior do que a frequência máxima de transmissão de rádio FM, parece uma bolha amorfa. A forma de caça TIE surge em 6,6 GHz. Então, a 15,4 GHz, uma lacuna clara na emissão de rádio aparece entre o centro da galáxia e seus lóbulos.

A equipe de Lister suspeita que uma calmaria na atividade do TXS 0128 criou essa lacuna. Os jatos da galáxia parecem ter começado há cerca de 90 anos, conforme observado da Terra, e parou cerca de 50 anos depois, deixando para trás os lóbulos desconectados. Então, cerca de uma década atrás, os jatos ligados novamente, produzindo a emissão vista mais perto do núcleo. O que causou o início repentino desses períodos ativos permanece obscuro.

A emissão de rádio também lança luz sobre a localização do sinal de raios gama da galáxia. Muitos teóricos previram que os jovens, galáxias ativas com radiofrequência produzem raios gama quando seus jatos colidem com o gás intergaláctico. Mas no caso do TXS 0128, pelo menos, as partículas nos lobos não produzem energia combinada suficiente para gerar os raios gama detectados. Em vez de, A equipe de Lister acredita que os jatos da galáxia produzem raios gama mais próximos do núcleo, como a maioria das galáxias ativas que Fermi vê.

A equipe observou a galáxia em raios-X usando Chandra, procurando por evidências de um casulo envolvente de gás ionizado. Embora suas medições não pudessem confirmar a presença ou ausência de um casulo, houve evidências de tais estruturas em outras galáxias ativas, como Cygnus A. As observações indicam que a galáxia tem uma grande quantidade de poeira e gás em torno de seu núcleo, o que é consistente com um ângulo de visão altamente inclinado.

"Esta galáxia nos lembra da importância das observações de múltiplos comprimentos de onda, olhando para objetos em uma ampla gama do espectro eletromagnético, "disse Elizabeth Hays, o cientista do projeto Fermi no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Fermi, o VLBA, e Chandra adiciona uma camada à nossa imagem crescente deste objeto, revelando suas próprias surpresas. "

O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray é uma parceria de astrofísica e física de partículas administrada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Fermi foi desenvolvido em colaboração com o Departamento de Energia dos EUA, com contribuições importantes de instituições acadêmicas e parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia, e os Estados Unidos.

O Marshall Space Flight Center da NASA gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla a ciência e as operações de voo de Cambridge e Burlington, Massachusetts.