ALMA descobre a mais antiga "tempestade" de um buraco negro

 Impressão de artista de um vento galáctico impulsionado por um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia. A energia intensa emanada pelo buraco negro cria um fluxo gasoso à escala galáctica que "sopra" para fora a matéria interestelar, a matéria-prima da formação estelar. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Investigadores, recorrendo ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), descobriram um vento galáctico titânico impulsionado por um buraco negro supermassivo há 13,1 mil milhões de anos. Este é o exemplo mais antigo até agora observado de tal vento e é um sinal revelador de que os buracos negros enormes têm um efeito profundo no crescimento das galáxias desde o início da história do Universo. 

No centro de muitas galáxias grandes esconde-se um buraco negro supermassivo que é milhões a milhares de milhões de vezes mais massivo do que o Sol. Curiosamente, a massa do buraco negro é aproximadamente proporcional à massa da região central (bojo) da galáxia no Universo próximo. À primeira vista, isto pode parecer óbvio, mas na realidade é muito estranho. A razão é que os tamanhos das galáxias e dos buracos negros diferem em cerca de dez ordens de magnitude. Com base nesta relação proporcional entre as massas de dois objetos de tamanhos tão diferentes, os astrónomos pensam que as galáxias e os buracos negros cresceram e evoluíram juntos (coevolução) por meio de algum tipo de interação física. 

Um vento galáctico pode fornecer este tipo de interação física entre buracos negros e galáxias. Um buraco negro supermassivo engole uma grande quantidade de matéria. Conforme essa matéria começa a mover-se a alta velocidade devido à gravidade do buraco negro, ela emite energia intensa, que pode empurrar a matéria circundante para fora. É assim que o vento galáctico é criado. 

"A questão é saber quando os ventos galácticos passaram a existir no Universo," diz Takuma Izumi, autor principal do artigo científico e investigador do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). "Esta é uma questão importante porque está relacionada com um problema importante na astronomia: como é que as galáxias e os buracos negros supermassivos coevoluíram?" 

A equipe de investigação usou primeiro o Telescópio Subaru do NAOJ para procurar buracos negros supermassivos. Graças à sua capacidade de observação de campo amplo, encontraram mais de 100 galáxias com buracos negros supermassivos no Universo há mais de 13 mil milhões de anos. 

De seguida, a equipa de investigação usou a alta sensibilidade do ALMA para investigar o movimento do gás nas galáxias hospedeiras dos buracos negros. O ALMA observou uma galáxia de nome HSC J124353.93+010038.5 (J1243+0100 para abreviar), descoberta pelo Telescópio Subaru, e capturou ondas de rádio emitidas pela poeira e por iões de carbono na galáxia. 

A análise detalhada dos dados do ALMA revelou que em J1243+0100 existe um fluxo de gás de alta velocidade, movendo-se a 500 km por segundo. Este fluxo gasoso tem energia suficiente para afastar o material estelar da galáxia e interromper a atividade de formação estelar. O fluxo de gás encontrado neste estudo é verdadeiramente um vento galáctico, e é o exemplo mais antigo observado de uma galáxia com um vento enorme de tamanho galáctico. O detentor anterior do recorde era uma galáxia há cerca de 13 mil milhões de anos, de modo que esta observação empurra o início outros 100 milhões de anos. 

A equipe também mediu o movimento do gás silencioso em J1243+0100 e estimou a massa do bojo da galáxia, com base no seu equilíbrio gravitacional, em cerca de 30 mil milhões de massas solares. A massa do buraco negro supermassivo da galáxia, estimada por outro método, equivale a 1% desse valor. A proporção da massa do bojo para a do buraco negro supermassivo nesta galáxia é quase idêntica à proporção da massa dos buracos negros para a das galáxias no Universo moderno. Isto implica que a coevolução dos buracos negros supermassivos e das galáxias tem vindo a ocorrer desde menos de mil milhões de anos após o nascimento do Universo. 

"As nossas observações suportam recentes simulações de computador de alta precisão que previram que as relações coevolucionárias existiam mesmo há cerca de 13 mil milhões de anos," comenta Izumi. "Estamos a planear observar um grande número de tais objetos no futuro e esperamos esclarecer se a coevolução primordial vista neste objeto é ou não uma imagem precisa do Universo naquela época."

Fonte: Astronomia OnLine