Como as galáxias evoluem? Um estudante universitário pode ter fornecido o elo perdido

Crédito: NASA, ESA, Colaboração Hubble Heritage-Hubble e A. Evans

Um estudante de graduação da Universidade de Massachusetts Amherst contribuiu com um trabalho significativo sobre o crescimento de estrelas e buracos negros, fornecendo informações importantes sobre como eles estão ligados. Essas novas informações permitirão ao Telescópio Espacial James Webb (JWST) desvendar com mais eficiência como exatamente as galáxias funcionam.

Os astrônomos sabem que a evolução das galáxias é alimentada por dois processos: o crescimento de buracos negros supermassivos no centro de cada galáxia e a formação de novas estrelas. Como esses processos estão relacionados permanece um mistério e é uma das questões que o recém-lançado Telescópio Espacial James Webb (JWST) estará explorando. O trabalho de Meredith Stone, que se formou no programa de astronomia da UMass Amherst em maio de 2022, ajudará os cientistas a entender melhor como eles estão ligados.

“Sabemos que as galáxias crescem, colidem e mudam ao longo de suas vidas”, diz Stone, que completou esta pesquisa sob a direção de Alexandra Pope, professora de astronomia da Universidade de Massachusetts Amherst e autora sênior de um novo artigo, recentemente publicado no The Revista Astrofísica. “E sabemos que o crescimento de buracos negros e a formação de estrelas desempenham papéis cruciais. Achamos que os dois estão ligados e que regulam um ao outro, mas até agora tem sido muito difícil ver exatamente como.”

Parte da razão pela qual tem sido difícil estudar a interação entre buracos negros e estrelas é que não podemos realmente ver essas interações porque elas ocorrem atrás de enormes nuvens de poeira galáctica. “Para galáxias que estão formando estrelas ativamente, mais de 90% da luz visível pode ser absorvida pela poeira”, diz Pope, “e essa poeira absorve a luz visível”.

No entanto, há uma solução alternativa: quando a poeira absorve a luz visível, ela se aquece e, embora o olho humano não consiga ver o calor, os telescópios infravermelhos podem. “Usamos o Telescópio Espacial Spitzer”, diz Stone, que iniciará seus estudos de pós-graduação em astronomia na Universidade do Arizona neste outono, “coletado durante a campanha Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS), para observar o faixa de comprimento de onda infravermelho de algumas das galáxias mais brilhantes que estão relativamente próximas da Terra.” Em particular, Stone e seus co-autores estavam procurando por rastreadores reveladores particulares que são as impressões digitais de buracos negros e estrelas no meio da formação.

A dificuldade é que essas impressões digitais são extremamente fracas e quase impossíveis de distinguir do ruído geral do espectro infravermelho. “O que Meredith fez”, diz Pope, “foi calibrar as medidas desses marcadores para que sejam mais distintos”.

Uma vez que a equipe teve essas observações mais distintas em mãos, eles puderam ver que, de fato, o crescimento de buracos negros e a formação de estrelas estão acontecendo simultaneamente nas mesmas galáxias e parecem estar se influenciando. Stone conseguiu até calcular a proporção que descreve como os dois fenômenos estão ligados.

Não apenas isso é uma conquista científica empolgante por si só, o trabalho de Stone pode ser retomado pelo JWST, com seu acesso sem precedentes à luz do espectro infravermelho médio, e usado para se concentrar muito mais nas questões que permanecem. Embora Stone e seus coautores, incluindo Jed McKinney, estudante de pós-graduação em astronomia da UMass Amherst, tenham quantificado como buracos negros e estrelas estão ligados na mesma galáxia, por que eles estão ligados permanece um mistério.

Fonte: phys.org