A galáxia, chamada de Speca pelos pesquisadores é somente a segunda galáxia espiral conhecida por produzir grandes jatos poderosos de partículas subatômicas que se movimentam em velocidades próximas da velocidade da luz. Ela é também somente uma das duas galáxias a mostrarem que essa atividade acontece em três diferentes episódios.
Jatos gigantescos de partículas super rápidas são gerados por buracos negros supermassivos localizados no núcleo das galáxias. Tanto as galáxias elípticas como as galáxias espirais hospedam esse tipo de buraco negro, mas somente a Speca e uma outra galáxia espiral tem sido vistas produzindo grandes jatos. Os jatos são emitidos a partir dos polos dos discos de material que giram rapidamente orbitando o buraco negro. O episódio final desse processo já tem sido observado em dezenas de outras galáxias, mas somente outra galáxia espiral tem mostrado evidências como a Speca dos três distintos episódios.
“Essa é provavelmente a galáxia mais exótica com um buraco negro já observada. Ela tem o potencial de nos ensinar novas lições sobre como as galáxias e os aglomerados de galáxias se formam e se desenvolvem no que elas são hoje”, disse Ananda Hota, da Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) em Taiwan.
Os cientistas acreditam que a Speca, que está localizada a aproximadamente 1.7 bilhões de anos-luz de distância da Terra, e as 60 outras galáxias no aglomerado, estão fornecendo uma visão de como as galáxias e os aglomerados jovens eram quando o universo era muito mais jovem. No começo do universo, as galáxias nesses aglomerados estavam coletando material adicional, colidindo uma com a outra, exibindo alta taxa de formação de estrelas e interagindo com o material primordial caindo dentro de seu núcleo desde a sua periferia.
“A Speca está mostrando evidências para muitos desses fenômenos”, disse Ananda, adicionando que “nós esperamos encontrar muito mais galáxias como ela com futuras observações, e aprender mais sobre o processo e um ambiente que era muito comum quando o universo tinha somente uma fração da idade que tem hoje”.
A Speca, um acrônimo para Spiral-host Episodic radio galaxy tracing Cluster Accretion, chamou primeiro a atenção de Ananda em uma imagem que combinava dados da luz visível do Sloan Digital Sky Survey e o FIRST, uma pesquisa feita com o rádio telescópio Very Large Array (VLA) da National Science Foundation. Observações posteriores foram feitas com o telescópio óptico Lulin em Taiwan e dados ultravioletas do satélite GALEX da NASA, e confirmaram que os gigantescos lobos de emissão de rádio, normalmente vistos sendo emitidos por galáxias elípticas, vinham de uma galáxia espiral com o processo de formação de estrelas ainda ativo.
A equipe da Ananda também examinou a galáxia em imagens do NRAO VLA Sky Survey (NVSS) e então fizeram novas observações com o Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) na Índia, que observa comprimentos de onda mais longos que o VLA e é o primeiro telescópio a observar esses longos comprimentos de onda.
Com essa impressionante variedade de dados cobrindo grande parte do espectro eletromagnético, os pesquisadores revelaram a complexidade da galáxia e a sua história fascinante.
As imagens de rádio do VLA FIRST mostraram um par de lobos de emissão de rádio. As imagens do VLA NVSS mostraram outro par distinto de lobos. As imagens do GMRT confirmou esse segundo par, mas mostrou outro, par menor mais próximo da galáxia, presumidamente produzido pelas partículas ejetadas pelo jato mais recente.
“Usando esses múltiplos conjuntos de dados, nós descobrimos claras evidências para as três distintas épocas de atividades dos jatos”, explica Ananda.
A maior surpresa, a natureza de baixa frequência dos lobos mais velhos e mais distantes, forneceu uma pista valiosa sobre o ambiente da galáxia e de seu aglomerado. Os lobos de emissão de rádio mais distantes são velhos o suficiente de modo que suas partículas devem ter perdido a maior parte de sua energia e parado de produzir emissão de rádio.
“Nós acreditamos que esses antigos lobos, verdadeiras relíquias tem sido religados por ondas de choque do material que se move rapidamente caindo no aglomerado de galáxias enquanto o aglomerado continua a agregar mais matéria”, disse Ananda.
“Todos esses fenômenos combinados em uma galáxia fazem da Speca e de suas vizinhas um valioso laboratório para estudar como as galáxias e os aglomerados se desenvolveram bilhões de anos atrás”, disse Ananda.
Sandeep K. Sirothia do National Centre for Radio Astrophysics da Índia e do Tata Institute of Fundamental Research (NCRA-TIFR), disse: “A baixa frequência do projeto TIFR GMRT Sky Survey encontrará mais lobos de rádio antigos que representam a atividade passada de um buraco negro e fenômenos energéticos em aglomerados de galáxias como esses encontrados na Speca”.
Govind Swarup do NCRA-TIFR, que não faz parte da equipe, descreveu a descoberta como “uma importante descoberta que é muito importante para os modelos de formação dos aglomerados de galáxias e destaca a importância das observações sensíveis nos comprimentos de onda métricos fornecidos pelo GMRT”.
Em adição a Ananda e Sandeep, a equipe de pesquisa inclui: Youichi Ohyama, Chiranjib Konar, e Satoki Matsushita da ASIAA; Suk Kim e Soo-Chang Rey da Chungnam National University na Coréia; D.J. Saikia of NCRA e Judith H. Croston da University of Southampton na Inglaterra. Os cientistas publicaram o achado nas cartas da revista especializada Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
O National Radio Astronomy Observatory é parte da National Science Foundation, operado sob um acordo cooperativo pelas Associated Universities, Inc. O GMRT é construído e operado pelo National Centre for Radio Astrophysics da Índia, Tata Institute of Fundamental Research.
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