Veja um Blazar na Ursa Maior!

Markarian 421 é uma galáxia elíptica activa situada a cerca de 400 milhões de anos-­luz, na constelação da Ursa Maior. É uma das fontes de raios gama extra-galácticas mais brilhantes e uma das poucas que emitem fotões com energias superiores a 1 TeV (1 Tera-electrão Volt, a energia de 1 electrão movendo-se num potencial eléctrico de mil milhões de Volts — ou aproximadamente a energia cinética de um mosquito a voar). A galáxia tem períodos prolongados em que permanece quiescente, interrompidos repentinamente por violentas erupções durante as quais, e apesar da sua enorme distância, se torna um dos objectos mais brilhantes da esfera celeste em raios gama e raios X. Mas a Markarian 421 não é uma galáxia activa qualquer, pertence a uma classe particularmente luminosa designada por “blazar”. Estas características tornam-na num objecto de interesse excepcional para os astrofísicos que estudam galáxias activas e os mecanismos que as tornam tão luminosas.

Markarian 421 e a sua galáxia companheira Markarian 421–5 (à esquerda) fotografadas pelo telescópio espacial Hubble. Note-se o brilho intenso da região nuclear. Os artefactos azuis e laranja na imagem são raios cósmicos que colidiram com o sensor da câmara do Hubble.
Crédito: NASA/ESA Hubble Legacy Archive.

As galáxias activas são assim designadas por terem núcleos particularmente energéticos, centenas ou mesmo milhares de vezes mais luminosos do que uma galáxia inteira normal, como a Via Láctea. Mais, ao passo que as galáxias normais emitem essencialmente no infravermelho e no visível, as galáxias activas fazem-no em todo o espectro electromagnético, desde as ondas de rádio até aos raios gama. Esta imensa energia tem origem em buracos negros super-maciços que os cientistas acreditam (uma crença fundada num enorme corpo de indícios observacionais, bem entendido) existir nas regiões nucleares de quase todas as galáxias mas que no caso das galáxias activas estão a ser “alimentados” com um fluxo contínuo de gás interestelar.

A posição da estrela 51 da Ursa Maior (seta vermelha), junto da qual o blazar Markarian 421 pode ser localizado com um telescópio modesto.
Crédito: Sky&Telescope & IAU.

A galáxia Markarian 421 e a sua companheira (colada à galáxia, em cima à esquerda). A estrela brilhante no centro do campo é a 51 da Ursa Maior. O campo de visão tem cerca de meio grau de lado, com o norte no topo e oeste à direita.
Crédito: Digitized Sky Survey.

O material capturado pelo campo gravitacional de um tal buraco negro super-maciço forma um disco de acreção rotativo em torno dele. O material acumulado neste disco é acelerado a velocidades muito elevadas antes de passar o horizonte de eventos, a superfície de não retorno do buraco negro. A aceleração e a fricção aquecem o material a temperaturas elevadíssimas provocando a emissão de radiação ultravioleta e raios X. O campo electromagnético intenso do disco forma jactos ao longo dos seus pólos por onde escapa uma parte do material a velocidades muito próximas da da luz. Ondas de choque nestes jactos provocam a emissão de raios gama, a forma mais energética de radiação. O disco de acreção é também rodeado, à distância, por um toro de gás e poeiras que, dependendo do alinhamento com a nossa linha de visão, pode obstruir parte do brilho intenso do disco.

O disco de acreção (o ponto brilhante no centro ) e o toro de gás e poeiras que o rodeia, na zona central da galáxia activa NGC7052.
Crédito: Roeland P. van der Marel (STScI), Frank C. van den Bosch (Univ. of Washington) e NASA/ESA.

Este tipo de actividade galáctica era mais comum quando o Universo era mais jovem e, com as galáxias ainda em formação e mais próximas, havia mais material disponível para alimentar os buracos negros. No Universo actual, a maior parte das galáxias activas parecem ser abastecidas maioritariamente por material capturado a galáxias vizinhas. Este é precisamente o caso da Markarian 421 que está a interagir com uma galáxia espiral designada por Markarian 421–5. Devido a um acaso feliz, os jactos do buraco negro da Markarian 421 estão precisamente alinhados com a nossa linha de visão, evitando a obstrução do toro de poeiras que rodeia o disco de acreção, e tornando-­a particularmente brilhante quando vista a partir da Terra. Galáxias activas com esta configuração geométrica designam-­se por “blazars”.

Os diferentes tipos de galáxias activas observados a partir da Terra resultam da geometria do alinhamento entre os discos de acreção (aqui visto em corte transversal) e a nossa linha de visão (setas), e não de uma diferença fundamental no mecanismo de produção de energia. Nos “blazars”, como o Markarian 421, os jactos estão alinhados de forma quase perfeita com a nossa linha de visão.
Fonte: Matthew Francis.

O brilho da Markarian 421 varia ao longo do tempo, com um mínimo de magnitude 16 e um máximo de magnitude 11, passando a maior parte do tempo entre magnitude 12 e 13. Trata­-se portanto de um alvo relativamente acessível para telescópios com pelo menos 15 centímetros de abertura. A sua localização junto à estrela 51 da Ursa Maior torna a sua localização particularmente fácil, um bom alvo para os próximos meses em que a dita constelação vai aparecer cada vez melhor posicionada no céu nocturno.

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