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Novas Descobertas sobre os Jatos de NGC 4261

Estudos recentes mostram um comportamento complexo dos jatos em NGC 4261, afetando nosso conhecimento sobre galáxias ativas.

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Índice

NGC 4261 é uma galáxia de rádio que tá relativamente perto da Terra. Ela tem dois jatos que saem do seu centro, empurrando material pra longe do buraco negro supermassivo no núcleo. Esses jatos são muito interessantes pros astrônomos porque podem ajudar a entender como essas estruturas poderosas se formam e se comportam.

Esse artigo foca em estudos recentes desses jatos, especialmente olhando pra forma e movimento deles. Usando telescópios de rádio avançados, os cientistas conseguiram imagens e dados detalhados sobre os jatos, dando uma ideia melhor das propriedades deles.

Observações e Métodos

Os cientistas usaram uma técnica chamada Interferometria de Muito Longo Alcance (VLBI) pra observar os jatos em NGC 4261. Esse método combina sinais de vários telescópios de rádio espalhados por uma área grande, permitindo imagens de alta resolução. O estudo cobriu várias frequências, incluindo 15, 43, 44 e 88 GHz.

Além das novas observações, os pesquisadores também analisaram dados existentes de estudos anteriores. O objetivo era comparar as descobertas mais novas com resultados antigos pra ter uma imagem mais clara de como os jatos se comportam.

Principais Descobertas

Estrutura do Jato

A estrutura do jato em NGC 4261 parece ser mais complicada do que se pensava antes. Em certas frequências, os cientistas observaram uma estrutura de jato de lados duplos bem clara. O jato que tá se aproximando tá do lado oeste, enquanto o jato que tá se afastando tá do lado leste. Esse arranjo é importante porque ajuda os pesquisadores a entender a dinâmica que rola na galáxia.

Em frequências mais altas, como 88 GHz, os pesquisadores conseguiram uma imagem nítida da área central em volta do buraco negro. Ali, eles acharam um tamanho do núcleo de 0.09 milissegundos de arco. Isso destacou a região brilhante onde o buraco negro tá e permitiu cálculos de temperatura e brilho.

Movimento do Jato

Pela primeira vez, os cientistas mediram a velocidade dos jatos. Eles descobriram que as velocidades variam, com o jato que tá se aproximando se movendo mais rápido do que o que tá se afastando. Medições de movimento adequado revelaram uma faixa de velocidades pro jato que tá se aproximando e mostraram como essa velocidade mudou com o tempo.

A razão de brilho entre os jatos ajudou os pesquisadores a estimar o ângulo de onde a gente vê os jatos. Esse ângulo é essencial porque afeta como percebemos a velocidade e o comportamento dos jatos. Analisando a razão de brilho, os cientistas puderam afunilar os possíveis ângulos e velocidades intrínsecas dos jatos.

Forma e Colimação do Jato

Os pesquisadores notaram que os jatos têm uma forma específica. Eles parecem parabólicos perto da base, o que quer dizer que começam mais largos e depois afunilam à medida que se afastam do buraco negro. Conforme os jatos viajam mais longe, eles mudam pra uma forma mais cônica. Essa transição sugere que os jatos passam por mudanças devido a várias pressões que atuam sobre eles.

O estudo descobriu que a colimação, o processo que mantém os jatos estreitos, acontece a distâncias muito pequenas do buraco negro. Essa distância - cerca de 0.61 parsecs - é bem menor do que se esperava com base em modelos anteriores. Entender esse comportamento pode dar insights de como os jatos são confinados e moldados pelo que tá ao redor.

Fatores que Afetam o Comportamento do Jato

Vários fatores influenciam o comportamento dos jatos em galáxias ativas como NGC 4261. Os pesquisadores sugerem que pressões externas e internas desempenham um papel em moldar os jatos.

Pressão Externa

Uma das ideias principais é que os jatos podem ser inicialmente confinados por pressões externas de materiais ao redor. Isso pode vir de fluxos de acreção densos ou ventos que vêm do disco em volta do buraco negro. Essas forças externas podem limitar a velocidade com que os jatos se expandem e ajudar a manter a forma deles.

Pressão Interna

A dinâmica interna dos jatos também conta. À medida que os jatos se afastam do buraco negro, a natureza do material dentro dos jatos pode mudar. Pode rolar uma transição de fluxos dominados magneticamente pra aqueles que são mais cinéticos. Essa mudança pode afetar como o jato mantém sua estrutura e velocidade.

Comparação com Outras Galáxias

NGC 4261 faz parte de um grupo maior de galáxias que mostram comportamentos de jato similares. As descobertas aqui apoiam observações feitas em outras galáxias, como NGC 315. Ambas as galáxias mostram jatos que completam sua colimação a distâncias bem mais curtas do que o raio de Bondi previsto, uma distância que normalmente descreve até onde a influência gravitacional do buraco negro se estende.

Comparando diferentes galáxias, os pesquisadores podem entender melhor os fatores que levam a comportamentos variados dos jatos.

Conclusão

O estudo dos jatos em NGC 4261 trouxe insights valiosos sobre a dinâmica de galáxias ativas. Os jatos parecem ter uma forma parabólica perto do buraco negro antes de mudarem pra uma forma mais cônica, e suas velocidades e comportamentos podem ser influenciados por pressões externas e dinâmicas internas.

À medida que os cientistas continuam a coletar mais dados, eles podem aperfeiçoar sua compreensão de como esses jatos operam e seu papel no quadro maior da evolução das galáxias. Futuras observações com certeza vão trazer insights mais profundos sobre o fenômeno misterioso e poderoso dos jatos galácticos.

Com o uso de tecnologia avançada e métodos de análise, os pesquisadores estão desvendando as complexidades dessas estruturas, ajudando a revelar os mistérios do universo.

Fonte original

Título: Kinematics and Collimation of the Two-Sided Jets in NGC 4261: VLBI Study on Sub-parsec Scales

Resumo: We report multi-frequency VLBI studies of the sub-parsec scale structure of the two-sided jet in the nearby radio galaxy NGC 4261. Our analyses include new observations using the Source Frequency Phase Referencing technique with the Very Long Baseline Array at 44 and 88 GHz, as well as archival data at 15 and 43 GHz. Our results show an extended double-sided structure at 43/44 GHz and provide a clear image of the nuclear region at 88 GHz, showing a core size of $\sim$0.09 mas and a brightness temperature of $\sim1.3\times10^{9}$ K. Proper motions are measured for the first time in the two-sided jet, with apparent speeds ranging from $0.31\pm0.14\,c$ to $0.59\pm0.40\,c$ in the approaching jet and $0.32\pm0.14\,c$ in the receding jet. The jet-to-counter-jet brightness ratio allows us to constrain the viewing angle to between $\sim54^{\circ}$ and $84^{\circ}$ and the intrinsic speed to between $\sim0.30\,c$ and $0.55\,c$. We confirm the parabolic shape of the upstream jet on both sides of the central engine, with a power-law index of $0.56\pm0.07$. Notably, the jet collimation is found to be already completed at sub-parsec scales, with a transition location of about 0.61 pc, which is significantly smaller than the Bondi radius of 99.2 pc. This behavior can be interpreted as the initial confinement of the jet by external pressure from either the geometrically thick, optically thin advection-dominated accretion flows (ADAF) or the disk wind launched from it. Alternatively, the shape transition may also be explained by the internal flow transition from a magnetically dominated to a particle-dominated regime.

Autores: Xi Yan, Ru-Sen Lu, Wu Jiang, Thomas P. Krichbaum, Zhi-Qiang Shen

Última atualização: 2023-09-11 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.05567

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.05567

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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