p A galáxia Messier 77 (M77) é famosa por seu núcleo superativo que libera enorme energia em todo o espectro eletromagnético, variando de raios-x a comprimentos de onda de rádio. Ainda, apesar de seu núcleo altamente ativo, a galáxia se parece com qualquer espiral silenciosa normal. Não há nenhum sinal visual do que está fazendo com que sua região central irradie tanto. Há muito tempo é um mistério porque apenas o centro do M77 é tão ativo. Os astrônomos suspeitam de um evento ocorrido há muito tempo envolvendo um buraco negro que está afundando, que poderia ter chutado o núcleo em alta velocidade. p Para testar suas idéias sobre por que a região central do M77 emite grandes quantidades de radiação, uma equipe de pesquisadores do Observatório Astronômico Nacional do Japão e da Universidade Aberta do Japão usou o telescópio Subaru para estudar o M77. A imagem profunda sem precedentes da galáxia revela evidências de uma pequena fusão oculta bilhões de anos atrás. A descoberta fornece evidências cruciais para a origem da fusão secundária de núcleos galácticos ativos.

p O mistério das galáxias de Seyfert

p A galáxia Messier 77 (NGC 1068) é famosa por abrigar um núcleo ativo em seu núcleo que libera uma enorme quantidade de energia. A existência de tais galáxias ativas no universo próximo foi observada pela primeira vez pelo astrônomo americano Carl Seyfert há mais de 70 anos. Hoje em dia são chamadas de galáxias Seyfert. Os astrônomos pensam que a fonte de tal atividade poderosa é a energia gravitacional liberada da matéria superaquecida caindo em um buraco negro supermassivo (SMBH) que reside no centro da galáxia hospedeira. A massa estimada de tal SMBH para M77 é cerca de 10 milhões de vezes a do sol.

p É necessária uma grande quantidade de gás despejado no buraco negro central da galáxia para criar energias tão fortes. Isso pode parecer uma tarefa fácil, mas na verdade é muito difícil. O gás no disco galáctico circulará cada vez mais rápido à medida que espirala nas proximidades do SMBH. Então, em algum ponto, a "força centrífuga" se equilibra com a atração gravitacional do SMBH. Na verdade, isso evita que o gás caia no centro. A situação é semelhante à água escoando de uma banheira. Devido à força centrífuga, a água em rotação rápida não escoará rapidamente. Então, como pode o momento angular ser removido do gás circulando perto de um núcleo galáctico ativo? Encontrar a resposta para essa pergunta é um dos grandes desafios dos pesquisadores hoje.

p Uma previsão feita 18 anos atrás

p Em 1999, Professor Yoshiaki Taniguchi (atualmente na Open University of Japan), o líder da equipe do atual estudo Subaru, publicou um artigo sobre o mecanismo de condução do núcleo ativo de galáxias Seyfert, como M 77. Ele apontou que um evento passado - uma "fusão menor" onde a galáxia hospedeira devorou ​​sua galáxia "satélite" (uma pequena galáxia de baixa massa orbitando) - seria a chave para ativar o núcleo Seyfert.

p Usualmente, um evento de fusão menor simplesmente divide uma galáxia satélite de baixa massa. Os detritos resultantes são absorvidos pelo disco da galáxia hospedeira mais massiva antes de se aproximar do centro. Portanto, não foi considerado o principal impulsionador da atividade nuclear. "Contudo, a situação poderia ser totalmente diferente se a galáxia satélite tivesse um SMBH (menor) em seu centro, "Professor Taniguchi sugere, "porque o buraco negro nunca pode ser destruído. Se ele existe, ele deve eventualmente afundar no centro da galáxia hospedeira. "

p O afundamento do SMBH da galáxia satélite acabaria por criar uma perturbação no disco de gás em rotação ao redor do SMBH da galáxia principal. Então, o gás perturbado eventualmente entraria no SMBH central enquanto liberava uma enorme energia gravitacional. "Este deve ser o principal mecanismo de ignição dos núcleos Seyfert ativos, "Taniguchi argumentou." A ideia pode explicar naturalmente o mistério sobre a morfologia das galáxias Seyfert, "disse o professor Taniguchi, apontando a vantagem do modelo de galáxias de aparência normal também ser muito ativo em seus núcleos.

p Investigando a teoria usando o telescópio Subaru

p Avanços recentes na técnica de observação permitem a detecção da estrutura extremamente tênue ao redor das galáxias, como loops ou detritos que são provavelmente formados por interações dinâmicas com galáxias satélites. As partes mais externas das galáxias são freqüentemente consideradas como relativamente "silenciosas" com uma escala de tempo dinâmica mais longa do que em qualquer parte interna. Simulações mostram que a tênue assinatura de uma fusão secundária anterior pode permanecer vários bilhões de anos após o evento. "Essa assinatura pode ser um teste fundamental para a nossa hipótese de fusão menor para galáxias Seyfert. Agora é hora de revisitar o M77, "disse Taniguchi.

p A escolha da equipe de procurar 'o caso passado' foi, claro, o telescópio Subaru e sua poderosa câmera de imagem, Hyper Suprime-Cam. A proposta de observação foi aceita e executada na noite de Natal de 2016. "Os dados eram simplesmente fantásticos, "disse o Dr. Ichi Tanaka, o investigador principal do projeto. "Felizmente, também poderíamos recuperar os outros dados que foram obtidos no passado e recém-liberados do arquivo de dados do Telescópio Subaru. Assim, os dados combinados que obtivemos finalmente têm uma profundidade sem precedentes. "

p A Figura 2 mostra o resultado. A equipe identificou vários recursos notáveis ​​fora do disco brilhante, como pode ser visto na Figura 1, a maioria dos quais não eram conhecidos antes da observação. Há uma fraca estrutura externa de um braço fora do disco, a oeste. A parte oposta do disco tem uma estrutura semelhante a uma ondulação que é claramente diferente do padrão espiral. As assinaturas detectadas correspondem surpreendentemente ao resultado de uma simulação de fusão secundária publicada por outras equipes de pesquisa. O que é mais, a equipe de observação descobriu três estruturas extremamente difusas e grandes em bolhas mais além do disco. Curiosamente, parece que duas dessas bolhas difusas na verdade constituem um loop gigante em torno de M77 com um diâmetro de 250, 000 anos-luz. Essas estruturas são evidências convincentes de que o M77 devorou ​​sua galáxia satélite pelo menos vários bilhões de anos atrás.

p O grande poder de coleta de fótons da Subaru e o excelente desempenho da Hyper Suprime-Cam foram cruciais na descoberta das estruturas extremamente tênues no M77. A descoberta deles revela o passado violento oculto da galáxia de aparência normal. "Embora as pessoas possam às vezes fazer uma mentira, galáxias nunca o fazem. O importante é ouvir suas pequenas vozes para entender as galáxias, "disse o professor Taniguchi.

p A equipe irá expandir seu estudo para mais galáxias Seyfert usando o telescópio Subaru. Dr. Masafumi Yagi, quem lidera a próxima fase do projeto disse:"We will discover more and more evidences of the satellite merger around Seyfert host galaxies. We expect that the project can provide a critical piece for the unified picture for the triggering mechanism for active galactic nuclei."