Astrônomos utilizaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e descobriram uma ligação surpreendente entre um buraco negro supermassivo e a galáxia onde reside.
© NRAO/ESO/NASA (jatos de rádio do buraco negro no centro de uma galáxia)
Poderosos jatos de rádio do buraco negro, que normalmente suprimem a formação de estrelas, estão estimulando a produção de gás frio no halo estendido de gás quente da galáxia. Esta fonte recentemente identificada de gás frio e denso poderia eventualmente abastecer o futuro nascimento de estrelas, assim como alimentar o buraco negro.
Os pesquisadores estudaram uma galáxia no núcleo do aglomerado Phoenix, uma coleção de galáxias localizada a cerca de 5,7 bilhões de anos-luz da Terra.
A galáxia central neste aglomerado abriga um buraco negro supermassivo que está no processo de devorar o gás formador de estrelas, que alimenta um par de poderosos jatos que irrompem do buraco negro em direções opostas para o espaço intergaláctico. Este tipo de sistema alimentado por um buraco negro é denominado Núcleo Galáctico Ativo (AGN).
Pesquisas anteriores com o observatório de raios X da Chandra da NASA revelaram que os jatos desta AGN estão esculpindo um par de gigantes “bolhas de rádio”, enormes cavidades no plasma quente e difuso que rodeia a galáxia.
Estas bolhas de expansão devem criar condições que são demasiado inóspitas para o gás quente circundante para esfriar e condensar, que são passos essenciais para a formação de futuras estrelas.
As últimas observações do ALMA, no entanto, revelaram filamentos longos de condensação de gás molecular frio ao redor das bordas externas das bolhas de rádio. Estes filamentos estendem-se até 82.000 anos-luz de ambos os lados do AGN. Eles coletivamente contêm material suficiente para produzir cerca de 10 bilhões de sóis.
“Com o ALMA podemos ver que existe uma ligação direta entre estas bolhas de rádio infladas pelo buraco negro supermassivo e o futuro combustível para o crescimento das galáxias,” disse Helen Russell, astrônoma da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. “Isso nos fornece novas perspectivas sobre como um buraco negro pode regular o futuro nascimento de estrelas e como uma galáxia pode adquirir material adicional para alimentar um buraco negro ativo.”
As novas observações do ALMA revelam conexões previamente desconhecidas entre um AGN e a abundância de gás molecular frio que alimenta o nascimento de estrelas.
“Para produzir jatos poderosos, os buracos negros devem se alimentar do mesmo material que a galáxia usa para criar novas estrelas,” disse Michael McDonald, astrofísico do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge. “Este material alimenta os jatos que extingue a formação de estrelas, o que ilustra como os buracos negros podem retardar o crescimento de suas galáxias hospedeiras”.
Sem uma fonte significativa de calor, as galáxias mais massivas do Universo estariam formando estrelas a taxas extremas que ultrapassam em muito as observações. Os astrônomos pensam que o calor, na forma de radiação e jatos, de um buraco negro supermassivo se alimentando ativamente evita o resfriamento da atmosfera de gás quente do aglomerado, suprimindo a formação de estrelas.
Esta história, no entanto, agora parece mais complexa. No aglomerado Phoenix, Russell e sua equipe encontraram um processo adicional que une a galáxia e seu buraco negro. Os jatos de rádio que aquecem o núcleo da atmosfera quente do aglomerado também parecem estimular a produção do gás frio necessário para sustentar o AGN.
“Isso é o que torna este resultado tão surpreendente,” disse Brian McNamara, um astrônomo da Universidade de Waterloo, Ontário. “Este buraco negro supermassivo está regulando o crescimento da galáxia, soprando bolhas e aquecendo os gases ao redor dele. Notavelmente, ele também está arrefecendo bastante o gás para se alimentar.”
Este resultado ajuda os astrônomos a entender o funcionamento do “termostato” cósmico que controla o lançamento de jatos de rádio a partir do buraco negro supermassivo.
“Isto poderia também explicar como os buracos negros supermassivos suprimem e regulam o crescimento de suas galáxias anfitriãs nos seis bilhões de anos passados da história cósmica,” observou Russell.
Esta pesquisa é apresentada em um artigo intitulado “ALMA observations of massive molecular gas filaments encasing radio bubbles in the Phoenix Cluster,” por H.R. Russell et al., publicado no Astrophysical Journal.
Fonte: National Radio Astronomy Observatory
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