173: Dados do Herschel ligam os misteriosos ventos dos quasares a formação estelar extrema

ESA / C. Carreau
impressão de artista de um quasar numa galáxia formadora de estrelas

Os astrónomos usaram o Observatório Espacial Herschel da ESA para resolver um mistério de décadas sobre a origem de poderosos ventos de gás frio nos arredores quentes de quasares.

A evidência que liga estes poderosos ventos à formação estelar nas galáxias que albergam quasares também pode ajudar a resolver o mistério do porquê do tamanho das galáxias no Universo parecer estar limitado.

Desde a sua descoberta, na década de 1960, que os quasares têm levantado muitas perguntas. Estas fontes energéticas – até 10 mil vezes mais brilhantes do que a Via Láctea – são os núcleos de galáxias distantes com buracos negros super-massivos no seu centro.

À medida que o gás é puxado para um disco de acreção à volta do buraco negro, é aquecido a temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro electromagnético, desde o rádio até aos raios-X – desta forma, nasce a assinatura de luminosidade do quasar.

Há cinco décadas que os astrónomos estudam os espectros de quasares para descobrir a origem da radiação electromagnética que emitem e para traçar o percurso da luz até nós.

Uma ferramenta valiosa na compreensão desta viagem são as linhas de absorção nos espectros de radiação dos quasares. Estas linhas indicam os comprimentos de onda absorvidos à medida que a radiação viaja desde a fonte até ao observador, fornecendo pistas sobre o material por onde passou.

Ao longo do tempo, o estudo dessas linhas traçou a composição das galáxias e das nuvens de gás situadas entre nós e esses distantes objectos luminosos, mas um conjunto de linhas de absorção permanecia por explicar.

Os astrónomos observaram linhas de absorção em muitos quasares, indicativas da absorção, pelo caminho, por gás frio com elementos metálicos pesados como o carbono, magnésio e silício. As linhas indicam que a luz viajou através de ventos de gás frio com velocidades de milhares de quilómetros por segundo no interior das galáxias hospedeiras dos quasares. Embora o conhecimento de que esses ventos existem não seja uma notícia nova, a sua origem e o porquê de conseguirem alcançar velocidades tão impressionantes, permaneciam desconhecidos.

Agora, o astrónomo Peter Barther e o seu estudante de doutoramento Pece Podigachoski, ambos do Instituto Kapteyn da Universidade de Groninga, juntamente com os colegas Belinda Wilkes do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (EUA) e Martin Haas da Ruhr-Universität Bochum (Alemanha), lançaram luz sobre as origens destes ventos frios.

Usando dados obtidos com o Observatório Herschel da ESA, os astrónomos mostraram, pela primeira vez, que a força das linhas de absorção de metal associadas com estes misteriosos ventos gasosos está directamente ligada com a taxa de formação estelar nas galáxias que hospedam os quasares. Ao encontrar esta tendência, os astrónomos são capazes de dizer com alguma confiança que a prodigiosa formação estelar dentro da galáxia-mãe pode ser o mecanismo que impulsiona esses ventos misteriosos e poderosos.

“A identificação desta tendência para prolífica formação estelar e íntima relação com os poderosos ventos dos quasares é, para nós, um achado emocionante”, explica Pece Podigachoski. “Uma explicação natural para tal é que os ventos são alimentados pela explosão de formação estelar e produzidos por supernovas – que se sabe ocorrerem com grande frequência durante períodos de formação estelar extrema”.

Esta nova ligação não só resolve um quebra-cabeças sobre os quasares, mas também contribui para desvendar um mistério ainda maior: porque é que o tamanho das galáxias observadas no nosso Universo parece estar limitado na prática, mas não em teoria.

“Além da questão de quais os processos responsáveis pelos ventos gasosos, o seu efeito é um tópico muito importante na astrofísica actual,” explica Peter Barthel. “Embora as teorias prevejam que as galáxias podem crescer muito, não têm sido observadas galáxias ultra-massivas. Parece que existe um processo que actua como um travão na formação de tais galáxias: os ventos internos, por exemplo, podem ser responsáveis por este denominado feedback negativo.”

A teoria prevê que as galáxias devem ser capazes de crescer até massas cem vezes o observado. O facto de haver um défice de gigantes no Universo implica a existência de um processo que esgota as reservas de gás nas galáxias antes de poderem alcançar o seu potencial máximo. Existem dois mecanismos que podem levar a esta redução de gás: o primeiro são os ventos das supernovas associados com a formação estelar. O segundo, os ventos associados ao buraco negro super-massivo no coração de cada quasar.

Embora seja possível que ambos os mecanismos desempenhem um papel, a evidência de correlação entre os ventos de gás frio e a taxa de formação estelar descoberta pela equipa científica sugere que no caso dos quasares, a formação estelar, que requer um fornecimento constante de gás frio, pode ser a principal responsável no corte de gás da galáxia e na supressão da capacidade de fazer crescer a próxima geração de estrelas.

“Este é um resultado importante para a ciência dos quasares, um que se baseou nas capacidades únicas do Herschel”, explica Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel na ESA. “O Herschel observa radiação no infravermelho distante e nos comprimentos de onda submilimétricos, permitindo o conhecimento detalhado do ritmo de formação estelar nas galáxias observadas, necessário para fazer esta descoberta”.

ZAP //

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