p O evento de neutrino IceCube 170922A, detectado no Observatório de Neutrinos IceCube no Pólo Sul, parece se originar da distante galáxia ativa TXS 0506 + 056, a uma distância de viagem leve de 3,8 bilhões de anos-luz. TXS 0506 + 056 é uma das muitas galáxias ativas e permaneceu um mistério por que e como apenas esta galáxia em particular gerou neutrinos até agora. p Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Silke Britzen do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, estudou observações de rádio de alta resolução da fonte entre 2009 e 2018, antes e depois do evento do neutrino. A equipe propõe que a atividade aumentada do neutrino durante uma erupção de neutrino anterior e o neutrino único podem ter sido gerados por uma colisão cósmica dentro do TXS 0506 + 056. O choque de material a jato perto de um buraco negro supermassivo parece ter produzido os neutrinos.

p Os resultados são publicados em Astronomia e Astrofísica , 02 de outubro 2019.

p Em 12 de julho, 2018, a colaboração IceCube anunciou a detecção do primeiro neutrino de alta energia, IceCube-170922A, que pode ser rastreada até uma origem cósmica distante. Embora se suspeitasse da origem cósmica dos neutrinos já há algum tempo, este foi o primeiro neutrino do espaço sideral cuja origem pôde ser confirmada. A 'casa' deste neutrino é um Núcleo Galáctico Ativo (AGN) - uma galáxia com um buraco negro supermassivo como motor central. Uma equipe internacional poderia agora esclarecer o mecanismo de produção do neutrino e encontrar um equivalente a um colisor na Terra:uma colisão cósmica de material a jato.

p AGNs são os objetos mais energéticos do nosso Universo. Alimentado por um buraco negro supermassivo, a matéria está sendo agregada e fluxos de plasma (os chamados jatos) são lançados no espaço intergaláctico. Os objetos BL Lac formam uma classe especial desses AGNs, onde o jato está apontando diretamente para nós e dominando a radiação observada. O evento de neutrino IceCube-170922A parece se originar do objeto BL Lac TXS 0506 + 056, uma galáxia em um desvio para o vermelho de z =0,34, correspondendo a uma distância de viagem leve de 3,8 bilhões de anos-luz. Uma análise dos dados de arquivo do IceCube pela Colaboração IceCube revelou evidências de uma atividade de neutrino aprimorada anteriormente, entre setembro de 2014 e março de 2015.

p Outros objetos BL Lac mostram propriedades bastante semelhantes às de TXS 0506 + 056. "Era um pouco misterioso, Contudo, porque apenas TXS 0506 + 056 foi identificado como um emissor de neutrino, "explica Silke Britzen, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR), o autor principal do artigo. "Queríamos desvendar o que torna o TXS 0506 + 056 especial, para entender o processo de criação de neutrinos e localizar o local de emissão e estudar uma série de imagens de rádio de alta resolução do jato. "

p Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram uma interação inesperada entre o material do jato em TXS 0506 + 056. Embora o plasma a jato seja geralmente considerado fluir sem perturbações em uma espécie de canal, a situação parece diferente em TXS 0506 + 056. A equipe propõe que a atividade aumentada do neutrino durante o surto de neutrino em 2014–2015 e o único neutrino EHE. IceCube-170922A pode ter sido gerado por uma colisão cósmica dentro da fonte.

p Esta colisão cósmica pode ser explicada pelo novo material do jato colidindo com o material do jato mais antigo. Uma estrutura de jato fortemente curvada fornece a configuração adequada para tal cenário. Outra explicação envolve a colisão de dois jatos na mesma fonte. Em ambos os cenários, é a colisão do material em jato que gera o neutrino. Markus Böttcher da North-West University em Potchefstroom (África do Sul), um co-autor do artigo, realizou os cálculos no que diz respeito à radiação e emissão de partículas. "Esta colisão de material a jato é atualmente o único mecanismo viável que pode explicar a detecção de neutrino desta fonte. Também nos fornece informações importantes sobre o material a jato e resolve uma questão de longa data se os jatos são leptônicos, consistindo em elétrons e pósitrons; ou hadrônico, consistindo em elétrons e prótons; ou uma combinação de ambos. Pelo menos parte do material do jato deve ser hadrônico - caso contrário, não teríamos detectado o neutrino. "

p No curso da evolução cósmica de nosso Universo, colisões de galáxias parecem ser um fenômeno frequente. Supondo que ambas as galáxias contenham buracos negros supermassivos centrais, a colisão galáctica pode resultar em um par de buracos negros no centro. Este par de buracos negros pode eventualmente se fundir e produzir o equivalente supermassivo às fusões de buracos negros estelares, conforme detectado em ondas gravitacionais pela colaboração LIGO / Virgo.

p AGNs com buracos negros duplos em uma pequena separação de apenas anos-luz têm sido perseguidos por muitos anos. Contudo, eles parecem ser raros e difíceis de identificar. Além da colisão de material jateado, a equipe também encontrou evidências de uma precessão do jato central TXS 0506 + 056. De acordo com Michal Zajaček do Centro de Física Teórica, Varsóvia:"Essa precessão pode, em geral, ser explicada pela presença de um buraco negro supermassivo binário ou o efeito de precessão Lense-Thirring, conforme previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein. Este último também pode ser desencadeado por um segundo, buraco negro mais distante no centro. Ambos os cenários levam a um desvio da direção do jato, que observamos. "

p Christian Fendt, do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, está surpreso:"Quanto mais de perto olhamos para as fontes do jato, mais complicada a estrutura interna e a dinâmica do jato aparecem. Enquanto os buracos negros binários produzem uma estrutura de fluxo mais complexa, sua existência é naturalmente esperada a partir dos modelos cosmológicos de formação de galáxias por fusões de galáxias. "

p Silke Britzen enfatiza o potencial científico das descobertas:"É fantástico entender a geração dos neutrinos estudando o interior dos jatos. E seria um grande avanço se nossa análise tivesse fornecido outro candidato para uma fonte binária de jato de buraco negro com dois jatos."

p Parece ser a primeira vez que uma colisão potencial de dois jatos em escalas de alguns anos-luz foi relatada e que a detecção de um neutrino cósmico pode ser rastreada até uma colisão de jato cósmico.

p Embora TXS 0506 + 056 possa não ser representativo da classe de objetos BL Lac, esta fonte pode fornecer a configuração adequada para uma interação repetida de material a jato e a geração de neutrinos.