Descubra como buracos negros podem “matar de fome” suas galáxias e impedir o nascimento de estrelas!

O telescópio James Webb permitiu que astrônomos da Universidade de Cambridge observassem como uma galáxia massiva perde seu combustível para formar estrelas. Os detalhes

As grandes galáxias geralmente possuem um buraco negro supermassivo (SMBH) em seu centro, ao redor do qual crescem, evoluem e passam por mudanças drásticas. Alguns dos eventos que caracterizam esses sistemas cósmicos são a morte e o nascimento de estrelas.

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu uma possível forma de extinção galáctica usando o telescópio espacial James Webb (JWST) para observar como um SMBH consome o combustível de sua galáxia, conhecida como GS-10578. Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature.

O conjunto de estrelas, gases e planetas tem uma massa de cerca de 200 bilhões de vezes a massa do Sol. No entanto, sua capacidade de formar novos astros foi incapacitada devido ao grande buraco negro que compõe seu centro. Por isso, considera-se que esta galáxia está “morta”.

Os cientistas suspeitavam que a GS-10578 estava caminhando para a extinção, mas precisavam de mais informações para determinar se havia uma ligação entre o buraco negro e a escassez de nascimento de estrelas.

Observações com o telescópio James Webb

“Até Webb, não tínhamos conseguido estudar essa galáxia com detalhes suficientes para confirmar essa ligação, e não sabíamos se esse estado de extinção era temporário ou permanente”, explicou o coautor principal, Dr. Francesco D’Eugenio, do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge, em um artigo da instituição educacional.

Outro aspecto importante que surgiu da pesquisa foi a observação de um movimento ordenado das estrelas no disco galáctico, o que determinou que as hipóteses anteriores sobre um fim violento e disruptivo da formação estelar podem não se aplicar a todos os casos.

Seu tamanho indica que se trata de uma galáxia massiva em relação ao período do universo em que foi formada, apenas 2 bilhões de anos após o Big Bang. A maior parte de suas estrelas surgiu entre 12,5 e 11,5 bilhões de anos atrás.

“Se teve tempo suficiente para atingir esse tamanho massivo, o processo que interrompeu a formação de estrelas provavelmente ocorreu de forma relativamente rápida”, destacou o coautor Roberto Maiolino, professor do Instituto Kavli de Cosmologia.

O papel do buraco negro na extinção de galáxias

O JWST permitiu que os astrofísicos observassem que a GS-10578 expulsa enormes quantidades de gás, essencial para a formação de estrelas, a 1.000 quilômetros por segundo. A grande ação gravitacional do buraco negro acelera as partículas que se aproximam e faz com que o material escape a uma velocidade maior do que a que poderia ser contrabalançada pela atração da galáxia.

“A taxa de saída neutra é maior que a taxa de formação estelar. Portanto, essa é uma evidência direta da retroalimentação ejetiva de SMBH, com uma carga de massa capaz de interromper a formação estelar ao eliminar rapidamente seu combustível”, detalharam os pesquisadores no estudo.

Dessa forma, eles conseguiram determinar o papel que os buracos negros desempenham na extinção de suas galáxias anfitriãs, uma vez que podem “matar de fome” ao eliminar o combustível necessário para criar novos astros. O estudo de outras galáxias massivas extintas é difícil, pois elas pararam de produzir novas estrelas há bilhões de anos, e é quase impossível detectar o mecanismo que causou a erradicação dos gases.

Além disso, os especialistas descobriram um novo componente que compõe os ventos que cercam buracos negros em crescimento. As nuvens de GS-10578 são tênues e de baixa massa, e graças à sensibilidade do JWST, foi possível detectar um gás frio, denso e que não emite luz.

Esse elemento tem a capacidade de ocultar a luz da galáxia que está por trás dele. Os cientistas usarão o Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA) para determinar se há combustível para a criação de estrelas escondido atrás dessas nuvens densas e aprofundar o estudo sobre o efeito do buraco negro na galáxia.

No estudo, os cientistas propõem uma nova análise para o futuro: “Um censo das propriedades da linha de emissão de galáxias massivas, quiescentes e de alto desvio para o vermelho é essencial para esclarecer se a retroalimentação forte e ejetiva de SMBH é episódica ou se é um mecanismo chave para impulsionar e manter a quietude”.

“Sabíamos que os buracos negros têm um impacto enorme nas galáxias, e talvez seja comum que interrompam a formação de estrelas, mas até Webb, não pudemos confirmar isso diretamente. É outra forma em que Webb representa um grande avanço em termos de nossa capacidade de estudar o universo primitivo e como ele evoluiu”, concluiu Maiolino.