Galáxia sobrevive ao banquete de buraco negro – por enquanto

Descoberta de que a galáxia CQ4479 continua a produzir estrelas mesmo sendo devorada por um buraco negro vai contra o que a ciência sabia a esse respeito

Galáxia CQ4479: o buraco negro extremamente ativo em seu centro está consumindo matéria tão rapidamente que ela brilha enquanto gira em direção ao seu interior, formando um quasar luminoso. O telescópio Sofia descobriu que a galáxia está sobrevivendo a essas forças monstruosas, segurando gás frio suficiente (mostrado nas bordas em marrom) para gerar cerca de 100 estrelas do tamanho do Sol por ano, mostradas em azul. Crédito: Nasa/Daniel Rutter

Acredita-se que os buracos negros devoram tanto material circundante que acabam com a vida de sua galáxia hospedeira. Nesse processo, eles criam um objeto altamente energético chamado quasar, que, pensava-se anteriormente, interrompia o nascimento de estrelas. Agora, os pesquisadores descobriram uma galáxia que está sobrevivendo às forças vorazes de um quasar. E não é só isso: ela continua a gerar novas estrelas – cerca de 100 estrelas do tamanho do Sol por ano.

A descoberta foi feita por meio do avião-telescópio Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Sofia). Ela pode explicar como as galáxias massivas surgiram, embora o universo seja dominado por galáxias que já não formam estrelas. Os resultados do estudo foram publicados na revista “Astrophysical Journal”.

“Isso nos mostra que o crescimento de buracos negros ativos não para o nascimento de estrelas instantaneamente, o que vai contra todas as previsões científicas atuais”, disse Allison Kirkpatrick, professora assistente da Universidade do Kansas (EUA) em Lawrence e coautora do estudo. “Isso está nos fazendo repensar nossas teorias sobre como as galáxias evoluem.”

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Observação inédita

Projeto conjunto da Nasa e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), o Sofia estudou uma galáxia longínqua localizada a mais de 5,25 bilhões de anos-luz de distância, a CQ4479. Em seu núcleo está um tipo especial de quasar descoberto recentemente por Kirkpatrick, chamado de “quasar frio”. Nesse tipo de quasar, o buraco negro ativo ainda está se alimentando de material de sua galáxia hospedeira. Mas como a intensa energia do quasar não destruiu todo o gás frio, as estrelas podem continuar se formando e a galáxia continua viva.

Esta é a primeira vez que os pesquisadores dão uma olhada detalhada em um quasar frio, medindo diretamente o crescimento do buraco negro, a taxa de nascimento de estrelas e quanto gás frio resta para abastecer a galáxia.

“Ficamos surpresos ao ver outra galáxia excêntrica que desafia as teorias atuais”, disse Kevin Cooke, pós-doutorando na Universidade do Kansas em Lawrence e principal autor do estudo. “Se esse crescimento em parceria continuar, o buraco negro e as estrelas ao seu redor deverão triplicar de tamanho antes de a galáxia chegar ao fim de sua vida.”

Como um dos objetos mais brilhantes e distantes do universo, os quasares (“fontes de rádio quase estelares) são notoriamente difíceis de observar. A explicação para isso é que muitas vezes eles ofuscam tudo ao seu redor. Os quasares se formam quando um buraco negro especialmente ativo consome grandes quantidades de material da galáxia circundante, criando fortes forças gravitacionais. À medida que mais material gira cada vez mais rapidamente rumo ao centro do buraco negro, o material se aquece e brilha intensamente.

Início da morte

Um quasar produz tanta energia que muitas vezes ofusca tudo ao seu redor, cegando tentativas de observar sua galáxia hospedeira. As teorias atuais preveem que essa energia aquece ou expulsa o gás frio necessário para criar estrelas. Isso impede o nascimento de estrelas e causa um golpe letal no crescimento de uma galáxia. Mas o Sofia revela que há um período relativamente curto em que o nascimento de estrelas da galáxia pode prosseguir enquanto o banquete do buraco negro continua a alimentar o quasar.

Em vez de observar diretamente as estrelas recém-nascidas, o Sofia usou seu telescópio de 2,7 metros para detectar a luz infravermelha que irradia da poeira aquecida pelo processo de formação de estrelas. Usando dados coletados pelo instrumento Airborne Wideband Camera-Plus do Sofia, ou HAWC+, os cientistas conseguiram estimar a quantidade de formação de estrelas nos últimos 100 milhões de anos.

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

A curta janela da conjunção buraco-crescimento de estrelas representa uma fase inicial na morte de uma galáxia. Nesse período, a galáxia ainda não sucumbiu aos efeitos devastadores do quasar. Pesquisas contínuas com o Sofia são necessárias para saber se muitas outras galáxias passam por um estágio semelhante de conjunção buraco-crescimento de estrelas antes de finalmente atingirem o fim da vida. Observações futuras com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) deverão revelar como os quasares afetam a forma geral de suas galáxias hospedeiras. O JWST está programado para ser lançado ao espaço no próximo ano.

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