Jatos de buracos negros supermassivos criam novas estrelas ao longo de sua trajetória

Desde a década de 1970, os astrônomos têm observado que buracos negros supermassivos (SMBHs) residem nos centros da maioria das galáxias massivas. Em alguns casos, esses buracos negros aceleram gás e poeira de seus polos, formando jatos relativísticos que podem se estender por milhares de anos-luz.

Conceito artístico olhando para o núcleo da galáxia elíptica gigante M87. Crédito: NASA/ESA,/J. Olmsted (STScI)

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA , uma equipe de astrônomos observou o jato emanando do centro de M87, a galáxia supermassiva localizada a 53,5 milhões de anos-luz de distância. Para sua surpresa, a equipe observou uma nova em erupção ao longo da trajetória do jato , o dobro do que eles observaram na própria M87. 

A equipe foi liderada por Alec M. Lessing, um astrônomo da Universidade de Stanford, e incluiu pesquisadores do Museu Americano de História Natural, da Universidade de Maryland Baltimore, da Universidade de Columbia, da Universidade de Yale, do Instituto SETI e do Goddard Space Flight Center da NASA. O artigo detalhando suas descobertas apareceu recentemente no The Astrophysical Journal . Sua pesquisa foi parte de uma pesquisa de 9 meses da galáxia M87 usando o Cosmic Origins Spectrograph (COS) de UV próximo do Hubble.

Até o momento, todas as novas foram observadas em sistemas de estrelas duplas consistindo de uma estrela gigante vermelha e uma anã branca companheira. Nesses sistemas, as camadas externas da gigante vermelha são sugadas pela anã branca e agregadas em sua superfície.

Quando a anã branca acumula hidrogênio suficiente, a camada explode em uma "erupção de nova" e o ciclo começa novamente. Quando a equipe observou M87 usando o COS do Hubble, eles encontraram o dobro de erupções de novas perto do jato de 3000 anos-luz de comprimento do que na própria galáxia durante o período pesquisado.

 Uma imagem do Hubble de M87 mostra um jato de plasma de 3.000 anos-luz de comprimento explodindo do buraco negro central de 6,5 bilhões de massas solares da galáxia. Crédito: NASA/ESA/STScI/A. Lessing et al. (2004).

Essas descobertas implicam que há o dobro de sistemas de estrelas duplas formadoras de novas perto do jato ou que esses sistemas entram em erupção duas vezes mais frequentemente do que sistemas semelhantes em outras partes da galáxia. Outra possibilidade é que o jato esteja aquecendo as estrelas gigantes vermelhas nesses sistemas binários, fazendo com que elas transbordem ainda mais e despejem mais hidrogênio na companheira anã. No entanto, os pesquisadores determinaram que esse aquecimento não é significativo o suficiente para ter esse efeito. Como Lessing explicou em um comunicado de imprensa da ESA :

"Não sabemos o que está acontecendo, mas é apenas uma descoberta muito emocionante. Isso significa que há algo faltando em nossa compreensão de como os jatos de buracos negros interagem com seus arredores... Há algo que o jato está fazendo aos sistemas estelares que vagam para a vizinhança ao redor.

“Talvez o jato de alguma forma jogue combustível de hidrogênio nas anãs brancas, fazendo com que elas entrem em erupção com mais frequência. Mas não está claro se é um empurrão físico. Pode ser o efeito da pressão da luz que emana do jato. Quando você entrega hidrogênio mais rápido, você tem erupções mais rápidas. Algo pode estar dobrando a taxa de transferência de massa para as anãs brancas perto do jato.”

Esta não é a primeira vez que astrônomos notaram níveis aumentados de atividade ao redor do jato M87. Logo após o lançamento do Hubble em 1990, astrônomos observaram o SMBH da galáxia usando sua primeira geração de Faint Object Camera (FOC).

Essas observações revelaram "eventos transitórios" que poderiam ser evidências de novas, mas a visão da FOC era muito estreita para comparar o que estava acontecendo entre o jato e na região próxima ao jato. Graças à campanha de nove meses que contou com as câmeras atualizadas do Hubble (que têm uma visão mais ampla) e visualizou o ambiente do jato a cada cinco dias, a equipe conseguiu contar as novas ao longo da trajetória do jato.

Sag A* comparado a M87* e a órbita de Mercúrio. Crédito: colaboração EHT

As observações, que foram as imagens mais profundas de M87 já tiradas, revelaram 94 novas dentro da região interna da galáxia M87. Disse o coautor Michael Shara , o Curador de Astrofísica do Museu Americano de História Natural:

“O jato não era a única coisa que estávamos observando — estávamos observando toda a galáxia interna. Depois de plotar todas as novas conhecidas no topo de M87, você não precisava de estatísticas para se convencer de que há um excesso de novas ao longo do jato. Isso não é ciência de foguetes. Fizemos a descoberta simplesmente olhando as imagens. E embora estivéssemos realmente surpresos, nossas análises estatísticas dos dados confirmaram o que vimos claramente.”

Essas observações confirmam que o venerável Hubble ainda tem a capacidade de revelar coisas novas e interessantes sobre o Universo. Além disso, essas descobertas fornecem uma oportunidade para estudos de acompanhamento para aprender mais sobre como jatos relativísticos podem influenciar sistemas estelares que se estendem muito além de suas galáxias.

Fonte: universetoday.com