(à direita) Uma imagem consolidada de galáxias massivas distantes detectadas em raios-X pelo Chandra e (à esquerda) como imagens no infravermelho com o Spitzer. Um novo estudo de galáxias semelhantes, cujo núcleo do buraco negro ativo central está obscurecido, concluiu que a agregação de fluxos de material na galáxia produz uma região central mais compacta. Crédito:NASA / CXC / Durham / D.Alexander et al
Acredita-se que a maioria, senão todas as galáxias, hospede um buraco negro supermassivo em seus núcleos. Ele cresce por acréscimo de massa, e enquanto o alimenta não fica escondido de nossa visão:ele gera emissão de raios X e ultravioleta que aquece a poeira que por sua vez irradia no infravermelho. Durante a fase evolutiva em que está mais ativo, o objeto é conhecido como núcleo galáctico ativo (AGN). A grande maioria dos AGN residem em galáxias normais nas quais a atividade de formação de estrelas coevolui com a acumulação do buraco negro, mas os astrônomos discordam sobre a natureza das galáxias hospedeiras, e em particular se eles se assemelham a galáxias normais formadoras de estrelas em sua estrutura geral.
O principal problema reside na dificuldade de distinguir a contribuição do AGN para a emissão daquela da galáxia hospedeira. Mesmo as imagens do Telescópio Espacial Hubble são incapazes de distinguir o componente nuclear quando há obscurecimento de poeira significativo na galáxia. Esses chamados "AGN obscurecidos" contribuem apenas fracamente para a emissão óptica, uma vez que são absorvidos pela poeira. Contudo, os estudados até agora são extremamente luminosos em geral, com uma das maiores luminosidades totais conhecidas, equivalente a mais de dez bilhões de sóis.
Os astrônomos do CfA Francesca Civano e Stefano Marchesi e seus colegas prepararam uma amostra precisamente definida de AGN obscurecido - aqueles cuja emissão infravermelha é mais de vinte vezes maior do que sua emissão de raios-X (a emissão de raios-X foi medida pelo Observatório de raios-X Chandra ) Eles primeiro coletaram um conjunto de 265 AGN e então determinaram quais estavam "obscurecidos", calculando a emissão infravermelha de cada um em relação à sua emissão de raios-X. Eles fizeram isso montando a distribuição espectral completa da radiação, combinar infravermelho com UV e dados ópticos e então modelar toda a distribuição para determinar o componente infravermelho total do AGN sozinho com um código que modela e subtrai as contribuições de estrelas e outros processos. Assim que obtiveram o valor infravermelho, eles sabiam quais eram qualificados como "obscuros". Sua amostra final de AGN obscurecido tinha 182 objetos.
Em seguida, eles analisaram as imagens ópticas muito fracas das regiões nucleares deste conjunto, combinando-as todas em uma imagem composta, e descobri que a região nuclear nesta imagem genérica era excepcionalmente compacta em tamanho angular, mais de duas vezes menor que as regiões correspondentes nas galáxias de formação de estrelas. Os cientistas argumentam que esses AGN obscurecidos devem ter passado por um processo de contração, talvez, como sugerido por algumas simulações, quando fluxos frios de gás fluem para a galáxia e conduzem o material para o núcleo, tornando-os compactos. Os resultados são significativos não apenas porque ajudam a esclarecer o que está acontecendo nesta classe de AGN brilhantes de raios-X, mas também porque algo como esse processo parece estar em andamento em galáxias no universo primitivo, que têm a aparência de também serem excepcionalmente compactas.