4756: Desafiando todas as teorias, uma galáxia distante resiste ao “banquete” do seu buraco negro

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Daniel Rutter / NASA

O telescópio aerotransportado SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) encontrou uma galáxia que sobrevive às forças vorazes de um quasar, continuando a “dar à luz” cerca de 100 novas estrelas do tamanho do Sol por ano.

SOFIA, um projecto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR, estudou uma galáxia extremamente distante, localizada a mais de 5,25 mil milhões de anos-luz de distância, chamada CQ4479. No núcleo está um tipo especial de quasar que foi recentemente descoberto, chamado “quasar frio”.

Neste tipo de quasar, o buraco negro activo ainda se alimenta de material da sua galáxia hospedeira, mas a intensa energia do quasar não devasta todo o gás frio, por isso estrelas podem continuar a formar-se e a galáxia continua viva.

Esta é a primeira vez que os investigadores analisam detalhadamente um quasar frio, medindo directamente o crescimento do buraco negro, a taxa de nascimento de estrelas e a quantidade de gás frio que resta para alimentar a galáxia.

“Ficámos surpreendidos ao ver outra galáxia estranha que desafia as teorias actuais”, disse Kevin Cooke, investigador de da Universidade de Kansas e principal autor do estudo, em comunicado. “Se este crescimento continuar, tanto o buraco negro como as estrelas ao seu redor triplicariam de tamanho antes de a galáxia chegar ao fim da sua vida.”

Como um dos objectos mais brilhantes e distantes do universo, os quasares ou “fontes de rádio quase-estelares” são notoriamente difíceis de observar, porque muitas vezes diminuem tudo ao seu redor.

Os quasares formam-se quando um buraco negro particularmente activo consome grandes quantidades de material da galáxia circundante, criando fortes forças gravitacionais. À medida que mais material gira cada vez mais depressa em direcção ao centro do buraco negro, o material aquece e brilha intensamente.

Um quasar produz tanta energia que muitas vezes ofusca tudo ao seu redor, cegando tentativas de observar a galáxia hospedeira. As teorias actuais preveem que a energia aqueça ou expulse o gás frio necessário para criar estrelas, interrompendo o nascimento de estrelas e causando um golpe letal no crescimento de uma galáxia.

“Isto mostra-nos que o crescimento de buracos negros activos não detém o nascimento de estrelas instantaneamente, o que vai contra todas as previsões científicas actuais”, disse Allison Kirkpatrick, professora assistente da Universidade de Kansas. “Isto está a fazer-nos repensar as nossas teorias sobre como as galáxias evoluem.”

Agora, SOFIA revela que há um período relativamente curto em que o nascimento da estrela da galáxia pode continuar enquanto o buraco negro continua a alimentar as poderosas forças do quasar.

“SOFIA permite-nos ver nesta pequena 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 breve janela de crescimento de um buraco negro e uma estrela representa uma fase inicial da morte de uma galáxia, na qual a galáxia ainda não sucumbiu aos efeitos devastadores do quasar.

Esta descoberta pode explicar a forma como as galáxias massivas se formaram, apesar de o Universo ser dominado por galáxias que já não formam estrelas.

É necessária uma investigação contínua com SOFIA para descobrir se muitas outras galáxias passam por um estágio semelhante com o crescimento de estrelas e buracos negros antes de chegar ao fim das suas vidas.

Este estudo foi publicado na revista científica Astrophysical Journal.

ZAP //

Por ZAP
4 Dezembro, 2020


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

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração da galáxia chamada CQ4479. O buraco negro extremamente activo no centro da galáxia está a consumir material tão depressa que o material brilha enquanto espirala para o centro do buraco negro, formando um quasar luminoso. Os quasares criam energia intensa que se pensava impedir todo o nascimento estelar e dar um rude golpe no crescimento da galáxia. Mas o SOFIA descobriu que a galáxia CQ4479 está a sobreviver a estas forças monstruosas, mantendo gás frio suficiente, visto aqui a castanho, para produzir cerca de 100 estrelas do tamanho do Sol por ano, vistas a azul. A descoberta está a fazer com que os cientistas repensem as suas teorias da evolução galáctica.
Crédito: NASA/Daniel Rutter

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 objecto altamente energético chamado quasar – um dos objectos 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 activos não para o nascimento estelar instantaneamente, o que vai contra todas as previsões científicas actuais,” disse Allison Kirkpatrick, professora assistente da Universidade do Kansas em Lawrence e co-autora do estudo. “Está a fazer-nos repensar as nossas teorias de como as galáxias evoluem.”

O SOFIA, um projecto 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 activo 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 directamente 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 actuais,” 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 objectos 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 activo 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 direcção 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 actuais 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 directamente as estrelas recém-nascidas, o SOFIA usou o telescópio de 2,5 metros para detectar 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 afectam a forma geral das suas galáxias hospedeiras.

Astronomia On-line
1 de Dezembro de 2020