Crédito:MIPT
Os cientistas determinaram as propriedades de jatos ionizados de matéria ejetados por buracos negros supermassivos em núcleos galácticos ativos. Eles analisaram discrepâncias inesperadas entre os dados de observações de alta precisão conduzidas por uma rede internacional de radiotelescópios e os de Gaia - um observatório espacial da Agência Espacial Européia equipado com telescópios ópticos.
Yuri Kovalev, que dirige o Laboratório de Astrofísica Relativística do MIPT e um laboratório no Instituto de Física Lebedev (LPI) da Academia Russa de Ciências, diz, "Comparando os dados de interferômetros de rádio e telescópios ópticos, podemos obter informações sobre jatos quentes e os discos de acreção ao redor dos buracos negros no centro das galáxias na parte visível do espectro. Agora temos um melhor entendimento de qual é sua estrutura e quais processos ocorrem dentro dela. "
Yuri Kovalev e Leonid Petrov do MIPT e LPI colaboraram em um artigo de pesquisa publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society analisar as coordenadas de núcleos ativos de galáxias remotas obtidas independentemente por interferometria de linha de base muito longa (VLBI) e Gaia.
Em 2013, Gaia foi lançado com o objetivo de catalogar as coordenadas e velocidades precisas de 1 bilhão de estrelas em nossa galáxia. Hipparcos, seu antecessor, reuniu dados sobre as posições de cerca de 1 milhão de estrelas com uma precisão máxima de 1 milissegundo de arco. No futuro próximo, a precisão de Gaia alcançará 24 microssegundos de arco. Além de estrelas em nossa própria galáxia, este telescópio pode observar objetos fora da Via Láctea.
Interferômetros de rádio baseados na Terra, como o Very Long Baseline Array no Novo México, NÓS., permitem a geração de imagens de quasares e a determinação de suas coordenadas com uma resolução incomparável - até recentemente - de 1 milissegundo de arco ou melhor. Contudo, o lançamento de Gaia pela Agência Espacial Européia prometia tornar as medições das coordenadas estelares e galácticas ainda mais precisas. Isso é verdade? Deixe-nos descobrir. Crédito:MIPT
Por enquanto, Gaia catalogou mais de 1 bilhão de objetos. Mais do que 10, 000 deles são núcleos galácticos extremamente brilhantes chamados quasares. Estes têm discos de acreção de matéria caindo em um buraco negro supermassivo que, por sua vez, ejeta feixes estendidos de matéria chamados jatos. Conforme a matéria cai no buraco negro, é aquecido a temperaturas tão extremas que emite radiação por quase todo o espectro eletromagnético.
Para estudar esses objetos, pesquisadores usam VLBI. Envolve o uso de vários radiotelescópios posicionados distantes uns dos outros, mas funcionando como um sistema integrado. Esta técnica supera a resolução angular alcançada por telescópios ópticos várias vezes. É isso que torna os sinais de rádio tão úteis para resolver a estrutura dos jatos expelidos por quasares.
"Mas há coisas que você não pode ver no espectro de rádio, "diz Leonid Petrov." Assim, por exemplo, um disco de acreção ao redor de um buraco negro supermassivo emite principalmente luz visível e ultravioleta. Portanto, decidimos combinar os dados de duas fontes. "
Em contraste com o Telescópio Espacial Hubble ou instrumentos semelhantes, Gaia não, por si próprio, produzir uma imagem. Em vez de, registra as coordenadas do centro da luminosidade de um objeto celeste. Junto com o aluno Alexander Plavin do MIPT, Kovalev e Petrov compararam os dados sobre as coordenadas dos quasares obtidos por Gaia e VLBI. Eles descobriram que para cerca de 6 por cento dos objetos, as posições não concordam muito bem. Geralmente, a posição de um objeto fornecido por Gaia foi mudada na direção dos jatos.
Esta animação ilustra a expulsão de plasma quente em quasares remotos, visto em ondas de rádio com uma resolução melhor que 1 miliarcsegundo. A luminosidade é refletida pelas cores usadas, com o amarelo correspondendo aos níveis superiores e o azul aos níveis inferiores. Cortesia gráfica de Y. Kovalev e a colaboração MOJAVE. Crédito:10.1093 / mnras / stx1747
"Agora podemos usar os dados de saída de radiação variável e posição de quasares fornecidos por interferometria de rádio e Gaia para recriar e estudar a estrutura de centenas de quasares muito remotos na escala de parsecs, milésimos de segundo de arco. Essa precisão é superior ao que é possível com telescópios ópticos comuns e até mesmo com o Hubble, "diz Kovalev. Ele acrescenta que a análise de dados revelou a existência de jatos brilhantes emitindo luz visível em muitos quasares em escalas angulares tão finas que nem mesmo o Telescópio Espacial Hubble pode detectá-los. Para ver essa estrutura diretamente, seria necessário um telescópio espacial com um espelho do tamanho de um estádio. Os cientistas sugeriram um método para revelar essa estrutura indiretamente por meio da combinação de dados de telescópios existentes.
A investigação das variações nas posições da fonte e no brilho ajudará os pesquisadores a determinar o que causa explosões brilhantes em núcleos galácticos ativos. Isso irá melhorar a compreensão da física dos discos de acreção e buracos negros supermassivos.
Há até um aspecto prático para essa descoberta:observações de quasares baseadas em VLBI são usadas na navegação para estabelecer um quadro de referência celestial. Isso é necessário para rastrear o movimento dos continentes e sistemas de posicionamento operacional, incluindo GPS e GLONASS. A comparação dos dados fornecidos pelo VLBI e pelo telescópio espacial Gaia indica a presença de uma certa posição da fonte "jitter" na faixa óptica. Como consequência, cuidado é necessário ao usar as coordenadas de núcleos galácticos ativos obtidos por observações ópticas para navegação.
