Explicado mistério com 30 anos sobre núcleos ativos de galáxias

1. Composição de 4 imagens (ultravioleta, visível e infravermelho) da galáxia M87. Crédito: NASA / equipa Hubble Heritage (STScI / AURA)

2. Galáxia 3C353, observada na banda rádio. Os jatos têm uma extensão total superior a 391 mil anos-luz. Crédito: NRAO / AUI
20 agosto 2013

A equipa, liderada pelos investigadores do CAUP1 Polychronis Papaderos e Jean Michel Gomes, descobriu que o meio interestelar de algumas galáxias elíticas é tão poroso, que até cerca de 90% da radiação ionizante2 consegue escapar à absorção pelo meio interestelar. Esta descoberta tem consequências importantes para a nossa compreensão de um dos fenómenos mais energéticos do Universo, os núcleos ativos de galáxias3.

Segundo Papaderos, estes resultados, publicados no último número da revista Astronomy & Astrophysics4 “fornecem a solução de um enigma com 30 anos e um novo modelo concetual com o qual a família dos núcleos ativos de galáxias se torna muito mais simples do que anteriormente pensávamos”.

Embora sejam já conhecidos há várias décadas, alguns tipos de núcleos ativos de galáxias continuam ainda a apresentar vários mistérios. Em particular, a maioria destes objetos apresentam uma emissão muito elevada nas bandas do rádio ou dos raios-X, mas quase indetetável no visível. Assim, os astrónomos não eram capazes de estabelecer se este tipo de núcleos ativos de galáxias correspondiam a casos de elevada atividade (evidenciada pela emissão intensa em raios-X) ou de baixa atividade (tal como sugerido pela fraca emissão no visível).

As radiações ionizantes produzidas por estrelas – principalmente nas fases finais das suas vidas – são em grande parte absorvidas pelo gás que constitui o meio interestelar das galáxias, sendo depois reemitidas em riscas de emissão caraterísticas desse gás, incluindo, por exemplo, riscas na banda do visível.

Por falta de dados com resolução suficiente, durante muito tempo admitiu-se que apenas uma pequena porção da radiação ionizante conseguia escapar à absorção pelo meio interestelar. Graças a novas observações, com maior resolução, a equipa conseguiu agora verificar que isto só é verdade para algumas galáxias.

Com estes resultados, os astrónomos conseguiram finalmente determinar que a disparidade entre as observações no ótico e noutras bandas é devida essencialmente à elevada porosidade do meio interestelar nestas galáxias que, assim, é incapaz de absorver radiação ionizante de forma eficiente. Como consequência, o próprio meio interestelar torna-se também incapaz de emitir energia suficiente sob a forma de luz visível, resultando em luminosidades muito baixas nas riscas de emissão do gás ionizado, quando comparado com raios-X ou rádio.

Este resultado traz importantes consequências para a astronomia e para a forma como os astrónomos interpretam observações de galáxias distantes, sendo especialmente importantes para o estudo dos núcleos ativos de galáxias. Esta descoberta constitui, assim, um passo decisivo na investigação e compreensão destes objetos astronómicos.

Notas:

  1. O Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) foi criado em maio de 1989 (Programa Mobilizador de Ciência e Tecnologia) e iniciou as atividades em outubro de 1990. É uma associação científica e técnica privada, sem fins lucrativos e reconhecida de utilidade pública. Inscreve entre os seus objetivos apoiar e promover a Astronomia através da investigação científica, da formação ao nível pós-graduado e universitário, do ensino da Astronomia ao nível não universitário (básico e secundário) e da divulgação da ciência e promoção da cultura científica. É o maior instituto de investigação em Astronomia em Portugal, com mais de 80 pessoas. Desde 2000 que é avaliado como "Excelente" por painéis internacionais, organizados pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT).
  2. Radiação ionizante é a designação genérica dada a radiação com energia suficiente para promover a ejeção de eletrões de átomos e moléculas. Entre os vários tipos de radiação ionizante encontra-se a radiação eletromagnética correspondente às bandas de raios-X e raios gama.
  3. Um núcleo ativo de galáxia corresponde a uma região relativamente pequena no centro de uma galáxia, que apresenta uma intensa emissão de radiação eletromagnética. Esta emissão pode estar concentrada numa zona limitada do espectro eletromagnético (geralmente rádio ou raios-X) ou cobrir praticamente todo o espectro. Estes objetos correspondem a buracos negros supermassivos que estão a acretar o material que os rodeia – essencialmente gás – libertando grandes quantidades de radiação ionizante. A radiação libertada é posteriormente absorvida pelo gás do meio interestelar e reemitida de forma difusa em outros comprimentos de onda, incluindo luz visível.
  4. O artigo Nebular emission and the Lyman continuum photon escape fraction in CALIFA early-type galaxies foi publicado no volume 555 da revista Astronomy & Astrophysics.


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