Algumas galáxias têm núcleos galácticos ativos, que são regiões extremamente brilhantes alimentadas por um buraco negro supermassivo que atrai ativamente a matéria circundante. À medida que o gás e a poeira espiralam em direção ao buraco negro, enormes quantidades de energia são liberadas. Em alguns casos, esta energia alimenta jatos estreitos que disparam do centro da galáxia. Esses jatos empurram o gás para fora da galáxia, um processo que afeta diretamente o número de novas estrelas formadas.
Astrônomos liderados por Justin Kader observaram agora este processo em uma galáxia ativa próxima chamada VV 340a. As suas descobertas sugerem que os jactos emitidos pelo buraco negro central da galáxia estão a provocar fluxos massivos de gás suficientemente fortes para afectar a futura formação estelar na galáxia.
Um jato que dispara gás para fora
VV 340a contém um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente, tornando-o um local ideal para estudar como os buracos negros interagem com as suas galáxias hospedeiras. Usando observações nos comprimentos de onda infravermelho, óptico, rádio e submilimétrico, a equipe foi capaz de rastrear os jatos e o gás ejetado da galáxia.
As observações vêm de várias instalações importantes, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o Telescópio Keck-II, o Karl Jansky Very Large Array e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Cada telescópio fornece uma peça diferente do puzzle, permitindo à equipa obter uma compreensão mais completa de como a energia do buraco negro se move através da galáxia.
Os dados mostram que os jatos ionizam o gás e empurram-no para longe do centro da galáxia à medida que se propaga para fora. Os pesquisadores estimam que o gás está sendo expelido a uma taxa de 19,4 ± 7,9 massas solares por ano. Isto equivale aproximadamente a uma perda de 19 massas solares por ano, uma quantidade suficiente para interromper o fornecimento de material necessário para formar novas estrelas.
Jatos oscilantes em escala galáctica
Ao combinar observações com modelos computacionais, a equipe descobriu que o jato do VV 340a não se move em linha reta. Em vez disso, ele traça lentamente um movimento em forma de cone chamado precessão. Este movimento é semelhante à ligeira oscilação de um pião.
Em larga escala, dados de rádio mostram que os jatos formam padrões espirais à medida que se propagam pela galáxia. Os pesquisadores dizem que esta é a primeira vez que jatos de rádio em precessão abrangendo escalas de quiloparsecs foram observados em uma galáxia de disco. Este movimento incomum ajuda o jato a interagir com mais gás circundante, permitindo que ele empurre o material para fora com mais eficiência.
Gases extremamente quentes e incomuns
Os gases expelidos do VV 340a são altamente energéticos e fortemente ionizados, o que significa que os seus átomos perderam electrões devido às condições extremas. Os astrônomos chamam esse tipo de material de gás da linha coronal, um termo emprestado do estudo da atmosfera externa do Sol. Na maioria das galáxias, este gás é encontrado muito próximo do buraco negro e raramente se estende muito para dentro da galáxia hospedeira.
No VV 340a, entretanto, o gás coronal viajou muito mais longe do que o normal. As observações infravermelhas de Webb foram particularmente importantes para revelar esta estrutura. A galáxia contém grandes quantidades de poeira que bloqueia a luz visível, mas os comprimentos de onda infravermelhos podem passar através desta poeira, expondo processos energéticos ocultos pelos telescópios convencionais.
A equipe acredita que, à medida que o jato flui para fora, ele se acopla ao gás da galáxia e o aquece a temperaturas extremas, ao mesmo tempo que o afasta do centro. Esta combinação de aquecimento e remoção torna o gás indisponível para a formação de novas estrelas.
Por que isso é importante para o Galaxy Evolution
A formação de estrelas depende de um fornecimento constante de gás frio. Quando os jatos dos buracos negros aquecem este gás ou o expelem completamente, a capacidade de uma galáxia produzir novas estrelas pode diminuir drasticamente. Os investigadores dizem que em VV 340a, as taxas de fluxo medidas são suficientemente altas para limitar significativamente a formação de estrelas ao longo do tempo.
Jatos como o visto em VV 340a não estão atualmente ativos na Via Láctea, embora haja evidências de que o buraco negro central da nossa Via Láctea possa ter passado por uma fase mais ativa há milhões de anos. Ao estudar sistemas como o VV 340a, os astrónomos esperam compreender melhor como os buracos negros regulam o crescimento e a evolução das galáxias em todo o Universo.
Agora que a equipe descobriu um jato oscilante raro em escala galáctica e o fluxo de gás associado, eles planejam procurar exemplos semelhantes em outras galáxias. Encontrar mais casos como este poderia ajudar a esclarecer o quão comuns são essas interações poderosas e o impacto que elas têm nos ciclos de vida de galáxias como a nossa.
