Estudos da estrutura e evolução de jatos em Núcleos Ativos de Galáxias usando técnicas de Interferometria de Longa Linha de Base

Modelos teóricos da formação de jatos relativísticos ejetados pelos AGNs invocam a presença de campos magnéticos associados ao objeto compacto central, e neste cenário, os jatos devem se originar através de algum processo que envolve a extração de energia da rotação do buraco negro ou do disco de acreção. O acoplamento do material do disco em rotação com as linhas de campo magnético poderia dar origem a uma estrutura helicoidal do campo. O avanço das técnicas de VLBI revelou a aparência não homogênea dos jatos de AGNs e mostrou que eles são constituídos por um núcleo estacionário brilhante e uma série de `nós' ou componentes que se distanciam dele com velocidades, às vezes, aparentemente superluminais. Tais velocidades são explicadas se as estruturas se propagam num jato relativístico que forma um ângulo pequeno com a linha de visada. A direção de ejeção dessas componentes, tanto no plano do céu quanto na linha de visada, pode variar de uma componente para outra num mesmo jato, mas ainda há controvérsia quanto ao movimento balístico dessas componentes. Na faixa do rádio, os jatos de AGNs são detectados devido à radiação síncrotron que eles emitem indicando a presença de elétrons relativísticos acelerados por campos magnéticos locais.  O objetivo deste trabalho é utilizar observações de VLBI para obter informações sobre o grau de ordenamento e direção do campo magnético que dá origem à radiação síncrotron observada e estudar a cinemática do jato de AGNs em escalas de parsecs.

 

Na presença de campos magnéticos toroidais ou helicoidais associados a estes AGNs e suas vizinhanças, gradientes transversais nas medidas de rotação Faraday observadas são esperados devido à mudança sistemática da componente do campo magnético na linha de visada ao longo do jato. Na primeira parte deste trabalho apresentamos mapas de intensidade total, polarização linear, grau de polarização e rotação Faraday construídos a partir de dados obtidos com o VLBA em quatro comprimentos de onda na faixa de 18-22 cm para seis AGNs: OJ 287, 3C 279, PKS 1510-089, 3C 345, BL Lac e 3C 454.3. Estas observações mapeiam distâncias de até dezenas de parsecs a partir no núcleo estacionário visto nas imagens de VLBI, além de serem convenientes para estudos de rotação Faraday devido à semelhança das estruturas observadas nos diferentes comprimentos de onda. Identificamos gradientes transversais de medidas de rotação Faraday monotônicos e estatisticamento significantes nos jatos de quatro das seis fontes estudadas, com significâncias estatísticas entre 2.5\sigma e 4.4\sigma. Três fontes (PKS 1510-089, BL Lac e 3C 454.3) possuem gradientes transversais com significâncias estatísticas maiores que 3\sigma; o gradiente transversal no jato de 3C 345 tem significância igual a 2.5\sigma e também é estatisticamente significante já que seu tamanho é pelo menos duas vezes maior que o do feixe na direção do gradiente. A detecção destes gradientes transversais indica a presença de campos magnéticos variáveis que podem estar associados com campos helicoidais vinculados aos jatos.

 

As componentes discretas vistas nos mapas de VLBI são interpretadas como ondas de choque que se propagam ao longo do jato. O monitoramento destas estruturas depende da identificação correta das componentes ao longo de sucessivas épocas de observação. Existem vários procedimentos para monitorar as componentes, geralmente aproximadas por gaussianas bidimensionais. Porém, esses procedimentos podem ser subjetivos dependendo das condições iniciais. Na segunda parte deste trabalho usamos o método Cross-entropy apresentado por Caproni et al. (2011) modificado para incluir o uso do método de convolução para feixes elípticos de Wild (1970) para modelar ~100 imagens de domínio público do jato do quasar 3C 279 obtidas pelo VLBA em 15 GHz entre 28/07/1995 e 19/06/2010. Identificamos 19 componentes distintas no jato que se distanciam balisticamente do núcleo estacionário com velocidades superluminais entre 5.5c e 22.5c ao longo de ângulos de posição no plano do céu entre 216.4 e 245.9 graus. A comparação entre os nossos resultados e os apresentados por outros autores mostrou que em vários casos onde as componentes aparentam seguir trajetórias curvas no plano do céu ou aparentam sofrer acelerações podem ser explicados pela sobreposição de distintas componentes com velocidades diferentes. Finalmente, encontramos que nossa proposta para o cenário cinemático para o jato em escalas de parsecs do quasar 3C 279 é corroborada pela associação entre a ejeção de várias das componentes superluminais identificadas em nosso trabalho e a ocorrência de flares na banda-R reportados na literatura.