Astrónomos descobrem o ORC duplo J131346.9+500320, o mais poderoso e distante

Astrónomos identificaram, nas profundezas do cosmos, um sistema impressionante de anéis duplos: o círculo de rádio estranho (ORC) mais poderoso e também o mais distante já registado. O achado pode lançar luz - literalmente - sobre os processos capazes de formar essas estruturas enigmáticas.

A partir de radiação que levou 7,7 bilhões de anos para chegar até nós, uma colaboração entre cientistas cidadãos e astrónomos profissionais encontrou um ORC chamado J131346.9+500320. Em vez de um único contorno, ele apresenta dois anéis brilhantes de emissão em rádio que se cruzam - o sinal mais intenso já medido num objeto desse tipo.

O ORC duplo J131346.9+500320: dimensões e aparência

Cada anel tem cerca de 978.000 anos-luz de diâmetro e está envolto por um halo ténue com aproximadamente 2,6 milhões de anos-luz de largura.

Segundo uma equipa liderada pelo astrónomo Ananda Hota, da Universidade de Mumbai e fundador do projeto de ciência cidadã RAD@home, a origem dessa estrutura dupla - rara mesmo entre os poucos ORCs conhecidos - parece estar ligada a ventos extremamente energéticos, ou a choques gigantes, soprando a partir do buraco negro supermassivo no centro da galáxia situada entre os anéis.

"Este trabalho mostra como astrónomos profissionais e cientistas cidadãos, juntos, podem ampliar as fronteiras da descoberta científica", afirma Hota. "Os ORCs estão entre as estruturas cósmicas mais estranhas e mais belas que já vimos - e podem guardar pistas vitais sobre como galáxias e buracos negros coevoluem, lado a lado."

O que são ORCs e por que eles intrigam

Os ORCs, como o nome sugere, são fontes peculiares de emissão em rádio (e apenas em rádio) com formato aproximadamente circular, observadas em regiões distantes do espaço intergaláctico. Ainda não é totalmente claro o que os produz, mas um conjunto crescente de evidências aponta para os maiores causadores de confusão do Universo: os buracos negros supermassivos.

Ao longo do cosmos, esses verdadeiros crianças terríveis geram uma variedade de estruturas gigantes em rádio - de lóbulos enormes a jatos astrofísicos ainda maiores. Por isso, não é absurdo atribuir os ORCs também a buracos negros supermassivos, sobretudo porque muitos ORCs parecem estar associados a galáxias, e todas as galáxias abrigam um buraco negro supermassivo no centro.

Ventos, choques e atividade antiga de buracos negros supermassivos

Buracos negros supermassivos podem exibir comportamentos extremos. Quando estão a alimentar-se, a atividade pode produzir jatos colossais de plasma que disparam para o espaço pelos polos do buraco negro. Além disso, eles também conseguem lançar ventos poderosíssimos.

Há, ainda, indícios de que uma das rotas de crescimento desses buracos negros envolve colisões com outros buracos negros supermassivos durante fusões de galáxias - eventos capazes de desencadear ondas de choque muito intensas.

Até agora, apenas dois, entre cerca de uma dúzia de ORCs conhecidos, mostram dois anéis. Os cientistas suspeitam que isso possa indicar que estamos a olhar diretamente ao longo do eixo de duas ejeções emitidas em direções opostas a partir de um único objeto, de forma semelhante aos jatos gêmeos que partem de buracos negros ativos. No entanto, já sabemos como os jatos costumam aparecer - e isso não corresponde aos ORCs.

O J131346.9+500320, por sua vez, fornece pistas que apontam para pelo menos um mecanismo de formação: superventos galácticos. Com o tempo, lóbulos e jatos tendem a expandir-se, enfraquecer e dissipar-se.

"Um choque em grande escala induzido por uma fusão de galáxia com galáxia ou de buraco negro, ou um supervento poderoso, poderia comprimir um lóbulo de rádio dormente e reacelerar as suas partículas para que se tornassem visíveis como anéis ou conchas fragmentadas", escrevem os investigadores no artigo.

Ainda assim, se um supervento bipolar de buraco negro surgir depois que os lóbulos de rádio já tenham alcançado a fase de relíquia, então a estrutura resultante pode evoluir para um par de anéis de rádio que cresce até tamanhos significativos - como é observado em J131346.9+500320.

A luz desse objeto também indica que a emissão é produzida por radiação síncrotron antiga, em declínio. Seja qual for a causa, ela ocorreu há muito tempo - e o ORC visto hoje seria um fóssil, um remanescente de atividade passada do buraco negro, com o brilho reativado por ventos ou choques novos e intensos.

Outros objetos do RAD@home que reforçam a ligação com buracos negros

No mesmo trabalho, os autores descrevem mais dois objetos: RAD J122622.6+640622, uma galáxia de rádio com um jato curvado que termina num grande círculo de rádio; e RAD J142004.0+621715, outra galáxia de rádio com um círculo semelhante no fim de um jato. Considerados em conjunto, os três casos reforçam fortemente a participação de buracos negros na criação de ORCs.

"Essas descobertas mostram que ORCs e anéis de rádio não são curiosidades isoladas - eles fazem parte de uma família mais ampla de estruturas exóticas de plasma moldadas por jatos e ventos de buracos negros, além dos seus ambientes", diz o astrofísico Pratik Dabhade, do Centro Nacional de Pesquisa Nuclear, na Polônia.

"O fato de cientistas cidadãos tê-los descoberto evidencia a importância contínua do reconhecimento de padrões por humanos, mesmo na era do aprendizado de máquina."

A pesquisa foi publicada nas Notícias Mensais da Sociedade Astronômica Real.