Astrônomos detectam buraco negro 'morrendo de fome' sua galáxia hospedeira

Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA para confirmar que buracos negros supermassivos podem privar suas galáxias hospedeiras do combustível de que precisam para formar novas estrelas. Os resultados foram relatados no periódico Nature Astronomy . 

Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA para confirmar que buracos negros supermassivos podem privar suas galáxias hospedeiras do combustível de que precisam para formar novas estrelas. A equipe internacional, coliderada pela Universidade de Cambridge, usou o Webb para observar uma galáxia aproximadamente do tamanho da Via Láctea no início do universo, cerca de dois bilhões de anos após o Big Bang. Como a maioria das grandes galáxias, ela tem um buraco negro supermassivo em seu centro. No entanto, esta galáxia está essencialmente "morta": ela parou de formar novas estrelas. Crédito: Francesco D'Eugenio 

A equipe internacional, coliderada pela Universidade de Cambridge, usou Webb para observar uma galáxia aproximadamente do tamanho da Via Láctea no início do universo , cerca de dois bilhões de anos após o Big Bang. Como a maioria das grandes galáxias, ela tem um buraco negro supermassivo em seu centro. No entanto, esta galáxia está essencialmente "morta": ela praticamente parou de formar novas estrelas.

"Com base em observações anteriores, sabíamos que esta galáxia estava em um estado extinto: ela não estava formando muitas estrelas devido ao seu tamanho, e esperamos que haja uma ligação entre o buraco negro e o fim da formação estelar ", disse o coautor principal Dr. Francesco D'Eugenio, do Instituto Kavli de Cosmologia de Cambridge.

"No entanto, até Webb, não fomos capazes de estudar esta galáxia com detalhes suficientes para confirmar essa ligação, e não sabíamos se esse estado de extinção é temporário ou permanente."

Esta galáxia, oficialmente chamada de GS-10578, mas apelidada de "Galáxia de Pablo" em homenagem ao colega que decidiu observá-la em detalhes, é enorme para um período tão inicial do universo: sua massa total é cerca de 200 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e a maioria de suas estrelas se formou entre 12,5 e 11,5 bilhões de anos atrás.

"No universo primitivo, a maioria das galáxias formava muitas estrelas, então é interessante ver uma galáxia morta tão massiva nesse período de tempo", disse o coautor Professor Roberto Maiolino, também do Instituto Kavli de Cosmologia. "Se tivesse tempo suficiente para chegar a esse tamanho massivo, qualquer processo que interrompesse a formação de estrelas provavelmente aconteceria relativamente rápido."

Usando Webb, os pesquisadores detectaram que esta galáxia está expelindo grandes quantidades de gás a velocidades de cerca de 1.000 quilômetros por segundo, o que é rápido o suficiente para escapar da atração gravitacional da galáxia. Esses ventos rápidos estão sendo "empurrados" para fora da galáxia pelo buraco negro.

Como outras galáxias com buracos negros em acreção, a "Galáxia de Pablo" tem ventos de gás quente que saem rapidamente, mas essas nuvens de gás são tênues e têm pouca massa. Webb detectou a presença de um novo componente de vento, que não podia ser visto com telescópios anteriores. Esse gás é mais frio, o que significa que é mais denso e — crucialmente — não emite luz. Webb, com sua sensibilidade superior, pode ver essas nuvens de gás escuro porque elas bloqueiam parte da luz da galáxia atrás delas.

A massa de gás sendo ejetada da galáxia é maior do que a que a galáxia precisaria para continuar formando novas estrelas. Em essência, o buraco negro está matando a galáxia de fome.

"Nós encontramos o culpado", disse D'Eugenio. "O buraco negro está matando esta galáxia e mantendo-a dormente, cortando a fonte de 'alimento' que a galáxia precisa para formar novas estrelas ."

Embora modelos teóricos anteriores previssem que buracos negros tinham esse efeito nas galáxias, antes de Webb não era possível detectar esse efeito diretamente.

Modelos anteriores previram que o fim da formação de estrelas tem um efeito violento e turbulento nas galáxias, destruindo sua forma no processo. Mas as estrelas nesta galáxia em forma de disco ainda estão se movendo de forma ordenada, sugerindo que nem sempre é esse o caso.

"Sabíamos que buracos negros têm um impacto enorme em galáxias , e talvez seja comum que eles parem a formação de estrelas, mas até Webb, não fomos capazes de confirmar isso diretamente", disse Maiolino. "É mais uma maneira pela qual Webb é um salto gigante em termos de nossa capacidade de estudar o universo primitivo e como ele evoluiu."

Novas observações com o Atacama Large Millimeter-Submillimiter Array (ALMA), visando os componentes gasosos mais frios e escuros da galáxia, nos dirão mais sobre se e onde ainda há combustível para a formação de estrelas escondido nesta galáxia, e qual é o efeito do buraco negro supermassivo na região ao redor da galáxia.

Fonte: phys.org