Astrônomos da Universidade da Califórnia, em Irvine, descobriram o maior fluxo de gás superaquecido já observado no universo, fluindo da galáxia próxima VV 340a. Resultados de pesquisa publicados em revista ciência.
Usando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os pesquisadores descobriram enormes nuvens de gás extremamente quente em erupção de ambos os lados da Via Láctea. Estas estruturas luminosas formam duas nebulosas longas e estreitas, impulsionadas pela intensa atividade em torno do buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Cada nebulosa tem pelo menos três quiloparsecs de comprimento (um parsec equivale a aproximadamente 19 trilhões de milhas).
Em comparação, todo o disco da galáxia VV 340a tem apenas cerca de 3 quiloparsecs de espessura.
“Em outras galáxias, este gás energético está quase sempre confinado a algumas dezenas de parsecs do buraco negro da galáxia, enquanto a nossa descoberta excede o que é normalmente visto por um fator de 30 ou mais”, disse o autor principal Justin Kader, pesquisador de pós-doutorado em física e astronomia na UC Irvine.
Poderoso jato de buraco negro revelado
Observações de rádio do Karl Jansky Very Large Array perto de St. Augustine, Novo México, revelaram um par de jatos de plasma gigantes emergindo de lados opostos da Via Láctea. Sabe-se que esses jatos se formam quando o gás que cai em um buraco negro supermassivo atinge temperaturas extremas e interage com poderosos campos magnéticos. Como resultado, o material carregado é disparado para fora em velocidades extremamente altas.
Em escalas maiores, os jatos seguem trajetórias espirais pelo espaço. Este padrão aponta para um processo conhecido como “precessão do jato”, que se refere a uma mudança gradual na direção de um jato ao longo do tempo, semelhante à oscilação lenta de um pião.
“Esta é a primeira vez que um jato de rádio em precessão de quiloparsecs foi observado em uma galáxia de disco”, disse Card. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que vimos um jato de rádio em precessão em escala galáctica ou quiloparsec, conduzindo um grande fluxo de gás coronal.”
Gás coronal raro vai muito além da Via Láctea
A equipe acredita que, à medida que os jatos avançam, eles colidem com o material circundante da galáxia, forçando-o a se afastar do centro e aquecendo-o a temperaturas extremas. Este processo cria o que os cientistas chamam de gás de linha coronal, um nome emprestado da atmosfera externa do Sol para descrever o plasma ultraquente e altamente ionizado.
Segundo Kader, esse tipo de gás coronal costuma estar muito próximo do buraco negro e raramente se difunde na galáxia hospedeira. Quase nunca é encontrado fora da Via Láctea, tornando as novas observações altamente incomuns.
A força do fluxo de saída é impressionante. Kader disse que o gás coronal carrega a energia equivalente a um bilhão de bombas de hidrogênio explodindo por segundo.
“Encontramos a estrutura mais ampla e coerente do gás coronal até o momento”, disse a coautora sênior Vivian U, ex-astrônoma pesquisadora da UC Irvine que agora é cientista associada do Centro de Análise e Processamento Infravermelho da Caltech. “Esperávamos que o JWST abrisse a janela de comprimento de onda que nos permitiria usar essas ferramentas para detectar buracos negros supermassivos ativos, mas não esperávamos ver uma emissão tão colimada e estendida no primeiro objeto que observamos. Foi uma boa surpresa.”
Vários telescópios revelam uma história violenta
Os pesquisadores combinaram dados de vários observatórios para obter uma imagem completa dos jatos e do gás coronal quente. Observações do telescópio Keck 2 da Universidade da Califórnia, no Havaí, descobriram que o gás mais frio se estende mais longe da galáxia, até 15 quiloparsecs do buraco negro.
Os cientistas acreditam que este material mais frio representa um “registro fóssil” da atividade inicial dos jatos. Provavelmente é composto de detritos deixados quando um buraco negro expele gás do núcleo de uma galáxia.
Por que o Telescópio Espacial James Webb é vital
O próprio gás coronal foi detectado pelo telescópio Webb, que orbita o Sol a cerca de um milhão de milhas da Terra. Sendo o maior telescópio espacial já construído, Webb observa o universo em luz infravermelha, permitindo-lhe ver objetos escondidos dos tradicionais telescópios de luz visível.
Este recurso é crucial para estudar o VV 340a. A galáxia contém grandes quantidades de poeira que bloqueia a luz visível, impedindo que telescópios como o Keck perscrutem profundamente o seu interior. No entanto, a luz infravermelha passa através da poeira, tornando o gás coronal em erupção claramente visível na imagem de Webb.
Close de jatos formando estrelas
O impacto dos jatos de buracos negros nas galáxias é enorme. De acordo com o estudo, VV 340a perde gás suficiente a cada ano para formar 19 estrelas como o nosso Sol.
“O que isso realmente faz é restringir significativamente o processo de formação estelar na galáxia, aquecendo e removendo o gás formador de estrelas”, disse Card.
Pistas sobre o passado e o futuro da Via Láctea
Nenhum jato semelhante parece estar ativo na Via Láctea hoje. No entanto, Kader aponta evidências de que o nosso próprio buraco negro supermassivo sofreu um evento de alimentação há cerca de dois milhões de anos, que ele disse que os primeiros antepassados humanos, como o Homo erectus, podem ter testemunhado no céu noturno.
Com a descoberta deste jato raro em precessão e do seu enorme fluxo de gás, os investigadores planeiam agora examinar outras galáxias em busca de características semelhantes. O seu objetivo é compreender melhor como a poderosa atividade dos buracos negros afeta a evolução a longo prazo de galáxias como a Via Láctea.
“Estamos entusiasmados por continuar a explorar este fenómeno nunca antes visto em diferentes escalas físicas em galáxias com observações usando estas ferramentas de última geração, e mal podemos esperar para ver o que mais descobriremos,” disse U.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pela NASA e pela National Science Foundation.
