Estudo revela efeito inesperado de buracos negros além de suas galáxias

Atividade dos buracos negros interfere na taxa de formação de estrelas em galáxias satélites

Concepção artística de um buraco negro supermassivo que regula a evolução do seu ambiente. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC), e Dylan Nelson (Illustris-TNG)

No coração de quase todas as galáxias com massa suficiente existe um buraco negro cujo campo gravitacional, embora muito intenso, afeta apenas uma pequena região ao redor do centro da galáxia. Mesmo que esses objetos sejam milhares de milhões de vezes menores do que suas galáxias hospedeiras, nossa visão atual é que o universo só pode ser compreendido se a evolução das galáxias for regulada pela atividade desses buracos negros, pois sem eles as propriedades observadas das galáxias não podem ser explicadas.

As previsões teóricas sugerem que, à medida que crescem, esses buracos negros geram energia suficiente para aquecer e expulsar o gás dentro das galáxias para grandes distâncias. Observar e descrever o mecanismo pelo qual essa energia interage com as galáxias e modifica sua evolução é, portanto, uma questão básica na astrofísica atual.

Com este objetivo em mente, um estudo liderado por Ignacio Martín Navarro, pesquisador do Instituto de Astrofísica de Canárias (IAC), na Espanha, deu um passo além e tentou ver se a matéria e a energia emitidas ao redor desses buracos negros podem alterar a evolução não apenas da galáxia hospedeira, mas também das galáxias satélites ao seu redor, a distâncias ainda maiores. Para fazer isso, a equipe usou o projeto de observação astronômica Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que lhes permitiu analisar as propriedades das galáxias em milhares de grupos e aglomerados.

Efeito geométrico

As conclusões desse estudo, iniciado durante a estada de Navarro no Instituto Max Planck de Astrofísica (Alemanha), foram publicadas na revista Nature.

“Surpreendentemente, descobrimos que as galáxias satélites formavam mais ou menos estrelas dependendo de sua orientação em relação à galáxia central”, explica Annalisa Pillepich, pesquisadora do Instituto Max Planck de Astronomia e coautora do artigo. Para tentarem explicar esse efeito geométrico nas propriedades das galáxias satélites, os pesquisadores usaram uma simulação cosmológica do universo chamada Illustris-TNG, cujo código contém uma forma específica de lidar com a interação entre os buracos negros centrais e suas galáxias hospedeiras. “Assim como com as observações, a simulação Illustris-TNG mostra uma modulação clara da taxa de formação de estrelas em galáxias satélites dependendo de sua posição em relação à galáxia central”, acrescenta ela.

O resultado é duplamente importante porque dá suporte observacional para a ideia de que os buracos negros centrais desempenham um papel importante na regulação da evolução das galáxias, que é uma característica básica de nossa compreensão atual do universo. No entanto, essa hipótese é continuamente questionada, dada a dificuldade de medir o possível efeito dos buracos negros em galáxias reais, em vez de considerar apenas implicações teóricas.

Esses resultados sugerem, então, que há um acoplamento particular entre os buracos negros e suas galáxias, pelo qual eles podem expelir matéria a grandes distâncias dos centros galácticos, podendo até mesmo afetar a evolução de outras galáxias próximas. “Assim, não só podemos observar os efeitos dos buracos negros centrais na evolução das galáxias, mas nossa análise abre caminho para entender os detalhes da interação”, explica Navarro, que é o primeiro autor do artigo.

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