p Os astrônomos usaram o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation para fazer a primeira imagem direta de um pó, recurso em forma de donut em torno do buraco negro supermassivo no centro de uma das mais poderosas galáxias de rádio do Universo - um recurso postulado pela primeira vez por teóricos há quase quatro décadas como uma parte essencial de tais objetos. p Os cientistas estudaram Cygnus A, uma galáxia a cerca de 760 milhões de anos-luz da Terra. A galáxia abriga um buraco negro 2,5 bilhões de vezes mais massivo do que o Sol em seu núcleo. À medida que a poderosa atração gravitacional do buraco negro atrai o material circundante, também impulsiona jatos super-rápidos de material viajando para fora quase à velocidade da luz, produzindo "lóbulos" espetaculares de emissão de rádio brilhante.

p "Motores centrais" movidos a buracos negros que produzem emissão brilhante em vários comprimentos de onda, e jatos que se estendem muito além da galáxia são comuns a muitas galáxias, mas mostram propriedades diferentes quando observadas. Essas diferenças levaram a uma variedade de nomes, como quasares, blazares, ou galáxias Seyfert. Para explicar as diferenças, os teóricos construíram um "modelo unificado" com um conjunto comum de características que mostraria propriedades diferentes dependendo do ângulo do qual são vistas.

p O modelo unificado inclui o buraco negro central, um disco giratório de material em queda em torno do buraco negro, e os jatos saindo dos pólos do disco. Além disso, para explicar por que o mesmo tipo de objeto parece diferente quando visto de ângulos diferentes, um grosso, poeirento, "toro" em forma de donut está incluído, envolvendo as partes internas. O toro obscurece algumas características quando visto de lado, levando a diferenças aparentes para o observador, mesmo para objetos intrinsecamente semelhantes. Os astrônomos chamam genericamente esse conjunto comum de características de núcleo galáctico ativo (AGN).

p "O toro é uma parte essencial do fenômeno AGN, e existe evidência de tais estruturas nas proximidades de AGN de ​​baixa luminosidade, mas nunca antes vimos um em uma rádio galáxia de emissão tão brilhante, "disse Chris Carilli, do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO). "O toro ajuda a explicar por que objetos conhecidos por nomes diferentes são realmente a mesma coisa, apenas observado de uma perspectiva diferente, " ele adicionou.

p Na década de 1950, astrônomos descobriram objetos que emitiam ondas de rádio fortemente, mas parecia um ponto, semelhantes a estrelas distantes, quando posteriormente observada com telescópios de luz visível. Em 1963, Maarten Schmidt da Caltech descobriu que um desses objetos estava extremamente distante, e mais descobertas desse tipo se seguiram rapidamente. Para explicar como esses objetos, apelidados de quasares, poderia ser tão brilhante, os teóricos sugeriram que eles deveriam estar explorando a tremenda energia gravitacional dos buracos negros supermassivos. A combinação de buraco negro, o disco giratório, chamado de disco de acreção, e os jatos eram chamados de "motor central", responsável pelas prolíficas efusões de energia dos objetos.

p O mesmo tipo de motor central também apareceu para explicar a saída de outros tipos de objetos, incluindo rádio-galáxias, blazares, and Seyfert Galaxies. Contudo, cada um mostrou um conjunto diferente de propriedades. Os teóricos trabalharam para desenvolver um "esquema de unificação" para explicar como a mesma coisa poderia parecer de forma diferente. Em 1977, o obscurecimento pela poeira foi sugerido como um elemento desse esquema. Em um artigo de 1982, Robert Antonucci, da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, apresentou o desenho de um toro opaco - um objeto em forma de rosquinha - circundando o motor central. Daquele ponto em diante, um toro obscurecedor tem sido uma característica comum da visão unificada dos astrônomos de todos os tipos de núcleos galácticos ativos.

p "Cygnus A é o exemplo mais próximo de uma poderosa galáxia emissora de rádio - 10 vezes mais próxima do que qualquer outra com emissão de rádio comparativamente brilhante. Essa proximidade nos permitiu encontrar o toro em uma imagem VLA de alta resolução do centro da galáxia, "disse Rick Perley, também do NRAO. "Fazer mais trabalho deste tipo em objetos mais fracos e distantes quase certamente precisará da melhoria de ordem de magnitude na sensibilidade e resolução que o proposto Next Generation Very Large Array (ngVLA) traria, " ele adicionou.

p As observações do VLA revelaram diretamente o gás no toro de Cygnus A, que tem um raio de quase 900 anos-luz. Modelos antigos para o toro sugerem que a poeira está em nuvens embutidas no gás um tanto aglomerado.

p "É muito bom finalmente ver evidências diretas de algo que há muito presumimos que deveria estar lá, "Carilli disse." Para determinar com mais precisão a forma e composição deste toro, precisamos fazer mais observações. Por exemplo, o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) pode observar nos comprimentos de onda que revelarão diretamente a poeira, " ele adicionou.

p Carilli e Perley, com seus colegas Vivek Dhawan, também do NRAO, e Daniel Perley, da Liverpool John Moores University no Reino Unido, descobriram o toro ao acompanhar sua surpreendente descoberta em 2016 de um novo, objeto brilhante perto do centro de Cygnus A. Esse novo objeto, eles disseram, é provavelmente um segundo buraco negro supermassivo que só recentemente encontrou um novo material que poderia devorar, fazendo com que ele produza emissão brilhante da mesma forma que o buraco negro central. A existência do segundo buraco negro, eles disseram, sugere que Cygnus A se fundiu com outra galáxia no passado astronomicamente recente.

p Cygnus A, assim chamado porque é o objeto emissor de rádio mais poderoso da constelação de Cygnus, foi descoberto em 1946 pelo físico e astrônomo inglês J.S. Ei. Foi combinado com uma luz visível, galáxia gigante por Walter Baade e Rudolf Minkowski em 1951. Tornou-se um dos primeiros alvos do VLA logo após sua conclusão no início dos anos 1980. Imagens detalhadas do VLA de Cygnus A publicadas em 1984 produziram grandes avanços na compreensão dos astrônomos de tais galáxias.

p Os cientistas estão relatando suas descobertas no Cartas de jornal astrofísico .