Eis como buracos negros supermassivos podem ajudar na formação de novas estrelas

Eis como buracos negros supermassivos podem ajudar na formação de novas estrelas

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 15 de Junho de 2021 às 08h45
NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Os buracos negros costumam ser descritos como objetos destruidores, mas eles também podem favorecer o nascimento de novas estrelas em algumas galáxias, de acordo com um novo estudo. Os pesquisadores fizeram essa descoberta quase por acaso, e tudo começou com uma conversa durante um almoço em novembro de 2019.

Galáxias possuem em seus núcleos buracos negros supermassivos, verdadeiras "bestas" de milhões ou até bilhões de massas solares. Quando estão ativos, isto é, se alimentando de matéria circundante, eles criam poderosos jatos relativísticos que sopram partículas a distâncias maiores que as próprias galáxias hospedeiras. Esse processo acaba interferindo na evolução das demais galáxias de um aglomerado.

Essa interferência costuma ser prejudicial para a evolução das galáxias satélites. É que, quando os ventos dos jatos relativísticos sopram na direção delas, o gás dessas galáxias é ejetado para o espaço intergaláctico. Sem gás, não há como formar novas estrelas. Mas os autores do novo estudo descobriram que essa mesma atividade dos buracos negros pode ajudar na formação de estrelas em outros casos.

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Através do espectro de luz dos objetos cósmicos, os astrônomos podem dizer muito sobre eles. É desse modo que eles sabem que uma galáxia está produzindo estrelas em ritmo lento ou mais acelerado. No caso da nossa própria galáxia, a Via Láctea, são apenas uma ou duas novas estrelas nascendo a cada ano, enquanto outras galáxias passam por algumas “explosões estelares", que é quando há o nascimento de muitas estrelas quase ao mesmo tempo. Por fim, há galáxias onde a formação de estrelas foi "extinta".

Dentre essas de formação extinta, estão as galáxias satélites — aquelas que orbitam uma galáxia maior. A Via Láctea tem algumas galáxias satélites em sua órbita — talvez mais de 100 —, e na maior parte do tempo esse tipo de galáxia não consegue produzir novas estrelas. Assim, a massa delas é baixa, em comparação às galáxias que elas orbitam. Desde a década de 1970, astrônomos cogitam que isso se deve ao vento contrário soprando o gás delas para longe. Ao mesmo tempo, elas orbitam a uma velocidade de centenas de quilômetros por hora, o que impossibilita “capturar” o gás dos ventos que as atinge.

O aglomerado de galáxias de Virgem (Imagem: Reprodução/Fernando Pena)

Entretanto, em uma análise estatística de milhares de sistemas como estes, os cientistas encontraram uma diferença entre galáxias satélites que estavam ao lado da galáxia central e as que estavam acima e abaixo do plano galáctico. A diferença não é grande, mas significativa e surpreendente: as galáxias satélites acima e abaixo do plano da galáxia maior tinham 5% de chance a menos de terem sua atividade de formação estelar extinta. A pergunta que fica é: o que há de diferente nelas para continuarem produzindo estrelas, enquanto as demais galáxias satélites permanecem sem produção?

A equipe quis encontrar a resposta e usou o mesmo tipo de análise estatística em uma simulação de universo virtual do projeto IllustrisTNG. O resultado foram os mesmos 5% de antes. Então, os autores começaram a buscar explicações para isso. De acordo com a simulação, os jatos relativísticos dos buracos negros da galáxia maior levará a saídas de gás que segue o caminho de menor resistência. Em galáxias como a Via Láctea, esse caminho mais fácil é perpendicular ao disco galáctico. Já nas galáxias elípticas, é o caminho perpendicular a um plano preferido adequado, definido pela distribuição das estrelas dessa galáxia.

Com o tempo, as saídas de gás acima e abaixo da galáxia (perpendiculares ao disco ou ao plano preferido) chegarão ao ambiente intergaláctico e vão empurrar o gás intergaláctico para longe. Cada fluxo de jatos do buraco negro cria uma bolha gigantesca, como mostrou a simulação. Então, os cientistas perceberam que algumas galáxias satélite viajam através dessas bolhas de gás, onde uma série de fatores pode determinar o futuro da formação estelar delas.

No caso das galáxias que já “são de casa”, ou seja, já orbitaram a galáxia central várias vezes, atravessando as bolhas e as regiões de maior densidade, o efeito não será positivo — elas terão perdido seu gás há muito tempo. Mas as que se juntaram ao aglomerado recentemente têm uma chance que depende do local onde elas “pousam” primeiro: se for em uma bolha, onde há menor densidade, é menos provável que percam seu gás.

Esse resultado é um grande passo para a melhor compreensão do papel de buracos negros supermassivos na evolução de galáxias para além do efeito “negativo”, que interrompe a produção de novas estrelas. Agora, os astrônomos podem trabalhar com a possibilidade de os buracos negros participarem ativamente na formação estelar ao criar regiões de menor densidade.

Fonte: EurekAlert

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