Buraco negro "alimenta" bebés estelares a um milhão de anos-luz

Esta imagem contém um buraco negro que está a despoletar formação estelar à maior distância alguma vez vista. À medida que o gás gira em torno do buraco negro, emite grandes quantidades de raios-X que o Chandra deteta. O buraco negro é também a fonte de emissão de ondas de rádio de um jato de partículas altamente energéticas - anteriormente detetadas pelos cientistas com o VLA - que alcança um milhão de anos-luz. Os astrónomos descobriram que este buraco negro e o jato são responsáveis por aumentar o ritmo de formação estelar em galáxias recém-descobertas. Crédito: raios-X - NASA/CXC/INAF/R. Gilli et al.; rádio - NRAO/VLA; ótico - NASA/STScI

Os buracos negros são famosos por rasgar objetos astronómicos, incluindo estrelas. Mas agora, os astrónomos descobriram um buraco negro que pode ter provocado os nascimentos de estrelas a uma distância incompreensível e através de várias galáxias. Se confirmada, esta descoberta, feita com o Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, representaria o maior alcance já visto para um buraco negro que age como "gatilho" estelar. O buraco negro parece ter melhorado a formação estelar a mais de um milhão de anos-luz de distância.

"Esta é a primeira vez que vimos um único buraco negro aumentar o nascimento estelar em mais de uma galáxia," disse Roberto Gilli do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) em Bolonha, Itália, autor principal do estudo que descreve a descoberta. "É incrível pensar que o buraco negro de uma galáxia pode ter alguma influência no que acontece noutras galáxias a triliões de quilómetros de distância."

Um buraco negro é um objeto extremamente denso do qual nenhuma luz pode escapar. A imensa gravidade do buraco negro atrai gás e poeira, mas partículas de uma pequena quantidade desse material também podem ser catapultadas para longe quase à velocidade da luz. Essas partículas em movimento rápido formam dois feixes estreitos ou "jatos" perto dos polos do buraco negro.

O buraco negro supermassivo que os cientistas observaram no novo estudo está localizado no centro de uma galáxia a cerca de 9,9 mil milhões de anos-luz da Terra. Esta galáxia possui pelo menos sete galáxias vizinhas, de acordo com observações do VLT (Very Large Telescope) do ESO e do LBT (Large Binocular Telescope).

Usando o VLA (Karl Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation), os cientistas já haviam detetado emissões de ondas de rádio de um jato de partículas altamente energéticas com cerca de um milhão de anos-luz. O jato pode ser rastreado até ao buraco negro supermassivo, que o Chandra detetou como uma poderosa fonte de raios-X produzidos pelo gás quente que gira em torno do buraco negro. Gilli e colegas também detetaram uma nuvem difusa de emissão de raios-X em torno de uma extremidade do jato de rádio. Esta emissão de raios-X é provavelmente de uma gigantesca bolha de gás quente aquecida pela interação das partículas energéticas no jato de rádio com a matéria circundante.

À medida que a bolha quente se expandia e varria as quatro galáxias vizinhas, pode ter criado uma onda de choque que comprimiu o gás frio nas galáxias, provocando formação estelar. Todas as quatro galáxias estão aproximadamente à mesma distância, cerca de 400.000 anos-luz, do centro da bolha. Os autores estimam que o ritmo de formação estelar é cerca de duas a cinco vezes mais elevado que nas galáxias típicas com massas semelhantes e a distâncias semelhantes da Terra.

"A história do rei Midas fala do seu toque mágico que pode transformar metal em ouro," disse o coautor Marco Mignoli, também do INAF em Bolonha, Itália. "Aqui temos um caso de um buraco negro que ajudou a transformar gás em estrelas e o seu alcance é intergaláctico."

Os astrónomos já viram muitos casos onde um buraco negro afeta os seus arredores através de "feedback negativo" - por outras palavras, restringindo a formação de novas estrelas. Isto pode ocorrer quando os jatos do buraco negro injetam tanta energia no gás quente de uma galáxia, ou enxame de galáxias, que o gás não consegue arrefecer o suficiente para formar um grande número de estrelas.

Nesta recém-descoberta coleção de estrelas, os astrónomos encontraram um exemplo menos comum de "feedback positivo", em que os efeitos do buraco negro reforçam a formação estelar. Além disso, quando os astrónomos encontraram feedback positivo anteriormente, este ou envolveu aumentos de 30% ou menos no que toca à formação estelar, ou ocorreu a escalas de apenas aproximadamente 20.000 a 50.000 anos-luz numa galáxia companheira próxima. Se o feedback é positivo ou negativo, depende de um delicado equilíbrio entre o ritmo de aquecimento e de arrefecimento de uma nuvem. Isto porque as nuvens que são inicialmente mais frias, quando atingidas por uma onda de choque, são mais propensas a receber feedback positivo, formando assim mais estrelas.

"Os buracos negros têm a reputação bem merecida de serem poderosos e mortíferos, mas nem sempre," disse o coautor Alessandro Peca, ex-INAF em Bolonha e agora estudante de doutoramento da Universidade de Miami. "Este é um excelente exemplo de que às vezes desafiam esse estereótipo e podem ao invés estimular a formação estelar."

Os investigadores usaram um total de seis dias de tempo de observação do Chandra, distribuído ao longo de cinco meses.

"É apenas por causa desta observação muito profunda que vimos a bolha de gás quente produzida pelo buraco negro," disse o coautor Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland. "Ao observar objetos parecidos com este, podemos vir a descobrir que o feedback positivo é muito comum na formação de grupos ou enxames de galáxias."

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição mais recente da revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online.

Fonte: Astronomia OnLine