Galáxia sobrevive a “banquete” de buraco negro – por agora

Pensa-se que os buracos negros mais famintos devoram tanto material circundante que acabam com a “vida” da sua galáxia hospedeira. Este processo de voraz alimentação é tão intenso que cria um objeto altamente energético chamado quasar – um dos objetos mais brilhantes do Universo – à medida que a matéria giratória é sugada para dentro do buraco negro. Agora, os investigadores descobriram uma galáxia que está a sobreviver às forças vorazes do buraco negro, continuando a gerar novas estrelas – cerca de 100 estrelas do tamanho do Sol por ano.

A descoberta do telescópio da NASA num avião, o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), pode ajudar a explicar como é que as galáxias massivas surgiram, embora o Universo hoje seja dominado por galáxias que já não formam mais estrelas. Os resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal.

“Isto mostra-nos que o crescimento dos buracos negros ativos não para o nascimento estelar instantaneamente, o que vai contra todas as previsões científicas atuais,” disse Allison Kirkpatrick, professora assistente da Universidade do Kansas em Lawrence e coautora do estudo. “Está a fazer-nos repensar as nossas teorias de como as galáxias evoluem.”

O SOFIA, um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR, estudou uma galáxia extremamente distante, localizado a mais de 5,25 mil milhões de anos-luz de distância, chamada CQ4479. No seu núcleo está um tipo especial de quasar que foi descoberto recentemente por Kirkpatrick, chamado de “quasar frio”. Neste tipo de quasar, o buraco negro ativo ainda está a banquetear-se com material da sua galáxia hospedeira, mas a intensa energia do quasar não destruiu todo o gás frio, de modo que as estrelas podem continuar a formar-se e a galáxia continua viva. Esta é a primeira vez que os investigadores observam em detalhe um quasar frio, medindo diretamente o crescimento do buraco negro, o ritmo da formação estelar e quanto gás frio resta para abastecer a galáxia.

“Ficámos surpresos ao ver outra galáxia excêntrica que desafia as teorias atuais,” disse Kevin Cooke, investigador pós-doutorado da Universidade do Kansas em Lawrence, autor principal do estudo. “Se este crescimento em conjunto continuar, o buraco negro e as estrelas em seu redor triplicariam de massa antes que a galáxia chegue ao fim da sua vida.”

Como um dos objetos mais brilhantes e distantes do Universo, os quasares ou “fontes de rádio quase estelares”, são notoriamente difíceis de observar porque muitas vezes ofuscam tudo em seu redor. Formam-se quando um buraco negro especialmente ativo consome grandes quantidades de material da galáxia circundante, criando fortes forças gravitacionais. À medida que mais e mais material gira cada vez mais depressa em direção ao centro do buraco negro, o material é aquecido e brilha intensamente. Um quasar produz tanta energia que muitas vezes ofusca tudo em seu redor, cegando tentativas de observar a sua galáxia hospedeira. As teorias atuais preveem que esta energia aquece ou expulsa o gás frio necessário para formar estrelas, impedindo o nascimento estelar e causando um golpe letal no crescimento de uma galáxia. Mas o SOFIA revela que há um período relativamente curto em que o nascimento estelar da galáxia pode continuar enquanto o “banquete” do buraco negro alimenta as poderosas forças do quasar.

Em vez de observar diretamente as estrelas recém-nascidas, o SOFIA usou o telescópio de 2,5 metros para detetar a radiação infravermelha irradiada da poeira aquecida pelo processo de formação estelar. Usando dados recolhidos pelo instrumento HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus) do SOFIA, os cientistas foram capazes de estimar a quantidade de formação estelar ao longo dos últimos 100 milhões de anos.

“O SOFIA permite-nos ver esta breve janela de tempo onde os dois processos podem coexistir,” disse Cooke. “É o único telescópio capaz de estudar o nascimento de estrelas nesta galáxia sem ser dominado pelo quasar intensamente luminoso.”

A curta janela de tempo conjunto do crescimento do buraco negro e da formação estelar representa uma fase inicial na morte de uma galáxia, em que esta ainda não sucumbiu aos efeitos devastadores do quasar. São necessárias mais investigações com o SOFIA para saber se muitas outras galáxias passam por uma fase semelhante de crescimento conjunto do buraco negro e da formação estelar antes de finalmente chegarem ao fim da sua vida. As observações futuras com o Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021, podem descobrir como os quasares afetam a forma geral das suas galáxias hospedeiras.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade do Kansas (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Formação e evolução galáctica:
Wikipedia

Formação estelar:
Wikipedia

Quasar:
Wikipedia
Quasar frio (Wikipedia)

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

SOFIA:
NASA
USRA
DLR
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
Wikipedia
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