Astrônomos liderados por uma pesquisadora da Universidade de Michigan observaram o buraco negro supermassivo no centro da galáxia NGC 1275 produzir seu surto de raios X mais intenso já registrado, provavelmente após engolir matéria em ritmo acelerado, e, cerca de 300 dias depois, expelir jatos detectados em ondas de rádio. O intervalo entre o “banquete” e o “arroto” ainda é uma evidência preliminar, e os próprios autores pedem novas observações para confirmá-lo.
A pesquisa foi liderada por Sarah Ketchum e aceita para publicação na revista Astrophysical Journal Letters. Uma versão do estudo anterior à revisão por pares está disponível no repositório arXiv. A equipe combinou dados de raios X do observatório espacial Swift, da NASA, com observações em rádio.
NGC 1275 é a galáxia mais brilhante do Aglomerado de Perseu, um conjunto de milhares de galáxias. Além de registrar o episódio, os cientistas conseguiram estimar a massa do buraco negro central: entre 100 milhões e 1 bilhão de vezes a massa do Sol.
O surto de raios X mais intenso já registrado em NGC 1275
O evento ocorreu em fevereiro de 2023. Em menos de 60 dias, divididos em duas explosões de cerca de cinco dias cada, o brilho em raios X do núcleo da galáxia dobrou. Foi o surto mais forte já observado nesse objeto.
A intensidade levou a equipe a investigar se uma estrela teria sido despedaçada pelo buraco negro, fenômeno conhecido como evento de ruptura por maré. Nesses casos, a gravidade extrema estica e comprime a estrela até transformá-la em um filete de plasma, que acaba sendo devorado.
Essa hipótese, porém, foi descartada. Para os pesquisadores, o surto provavelmente foi causado por um aumento na taxa com que o buraco negro acretava matéria.
“Conseguimos descartar os eventos de ruptura por maré como causa”, disse Ketchum. “Assim, o surto provavelmente foi causado por um pico na taxa com que a matéria era acretada pelo buraco negro.”
Os dados do Swift também permitiram calcular o raio da região que emite a radiação. Como o tamanho de um buraco negro está diretamente ligado à sua massa, essa medida ajudou a delimitar o peso desse gigante cósmico.
Dezoito anos de arquivo para enxergar através do brilho do aglomerado
O instrumento ideal para observar raios X seria o telescópio Chandra, mas ele não aponta para NGC 1275 com frequência suficiente para acompanhar seu comportamento ao longo dos anos. O Swift é menos potente, mas está em operação desde 2004 e acumulou um enorme volume de dados sobre a galáxia.
O desafio era separar o sinal do buraco negro da luz emitida pelo próprio aglomerado ao redor.
“É bastante difícil ver a região interna desse núcleo ativo porque NGC 1275 está no centro do enorme aglomerado de galáxias de Perseu, o que acrescenta luz às nossas observações”, explicou Ketchum. “Desenvolvemos um modelo que nos permitiu remover a emissão do aglomerado dos dados de arquivo do Swift e, com isso, conseguimos ver as mudanças no fluxo de raios X do gás acretado pelo buraco negro em NGC 1275, de 2007 a 2025.”
Segundo a pesquisadora, a galáxia é um laboratório privilegiado. Outros estudos já haviam encontrado indícios de ligação entre o gás que cai no buraco negro, rastreado em raios X, e o gás ejetado em jatos, visto em rádio. “Mas NGC 1275 revela o impacto dos jatos de buracos negros em grandes escalas espaciais melhor do que qualquer outro sistema”, afirmou.
Um possível atraso de cerca de 300 dias entre a refeição e os jatos
Buracos negros supermassivos em plena alimentação ficam em regiões chamadas núcleos galácticos ativos. Sua gravidade aquece a matéria ao redor, que brilha intensamente. Parte desse material é canalizada para os polos e lançada em dois jatos poderosos, que emitem em todo o espectro eletromagnético, sobretudo em rádio.
Entender a relação entre o disco de matéria que alimenta o buraco negro, o chamado disco de acreção, e os jatos que ele dispara é essencial. Esse acoplamento ajuda a explicar como os buracos negros influenciam a formação de estrelas e, com isso, o crescimento das galáxias que os abrigam.
Ao comparar seus dados com registros de rádio já conhecidos, a equipe encontrou indícios de um atraso de cerca de 300 dias entre o surto de raios X e a emissão em rádio. Esse seria o tempo que o plasma leva para viajar da base do jato até um nó ou choque formado quando ele colide com o gás ou a poeira ao redor.
Ketchum, no entanto, adota cautela. “Isso deve ser testado melhor no futuro. Nossos dados de raios X amostram as mudanças em NGC 1275 apenas de forma esparsa”, disse. Segundo ela, isso dificulta definir uma relação exata entre as duas emissões em grande parte da curva de luz.
Há ainda outra pista a investigar. Se os surtos de raios X surgem perto do buraco negro, um eco deles deveria aparecer vindo do disco de acreção. Uma linha de emissão de ferro neutro detectada em NGC 1275 pode ser esse eco.
“No entanto, provavelmente precisaremos de muitas observações com o XMM-Newton e o XRISM para realmente estabelecer essa conexão”, concluiu Ketchum.
