Astrônomos da Universidade da Califórnia, em Irvine, descobriram o que parece ser o maior fluxo de gás superaquecido já observado no universo, emanando de uma galáxia próxima conhecida como VV 340a. As descobertas foram publicadas em uma revista Ciência.
Usando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os pesquisadores descobriram enormes nuvens de gás extremamente quente em erupção de ambos os lados da galáxia. Estas estruturas brilhantes formam duas nebulosas longas e estreitas que se movem com intensa atividade em torno do buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Cada nebulosa tem pelo menos três quiloparsecs de comprimento (um parsec equivale a aproximadamente 19 trilhões de milhas).
Em comparação, todo o disco do VV 340a tem apenas cerca de três quiloparsecs de espessura.
“Em outras galáxias, este tipo de gás de alta energia está quase sempre a algumas dezenas de parsecs do buraco negro da galáxia, e a nossa descoberta excede o que é normalmente observado por um fator de 30 ou mais”, disse o autor principal Justin Cader, estudante de doutorado em física e astronomia na UC Irvine.
Poderosos jatos de buracos negros foram descobertos
Observações de rádio do Carl G. Janski Very Large Array perto de San Agustin, Novo México, revelaram um par de jatos de plasma massivos originados de lados opostos da galáxia. Sabe-se que esses jatos se formam quando o gás que entra em um buraco negro supermassivo atinge temperaturas extremas e interage com poderosos campos magnéticos. Como resultado, o material energizado é ejetado para fora a uma velocidade tremenda.
Numa escala ainda maior, os jatos traçam um caminho em espiral através do espaço. Esta imagem mostra um processo conhecido como “precessão do jato”, que se refere à mudança gradual na direção do jato ao longo do tempo, semelhante à oscilação lenta de uma roda giratória.
“Esta é a primeira observação de um jato de rádio em precessão na escala de quiloparsecs em uma galáxia de disco”, disse Kader. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que vemos um jato de rádio em precessão de quiloparsec, ou em escala galáctica, conduzindo um enorme fluxo de gás coronal.”
O raro gás coronal se espalha muito além da Galáxia
À medida que os jatos avançam, a equipe teoriza que eles colidirão com o material circundante dentro da galáxia, afastando-o do centro e aquecendo-o a temperaturas extremas. Este processo cria o que os cientistas chamam de gás coronal, um nome emprestado da atmosfera externa do Sol para descrever o plasma superaquecido e altamente ionizado.
De acordo com Kader, esse tipo de gás coronal geralmente está muito próximo do buraco negro e raramente se espalha pela galáxia. Quase nunca é visto fora da própria galáxia, tornando os novos avistamentos muito incomuns.
O poder absoluto do fluxo de saída é impressionante. Kader disse que a energia transportada pelo gás coronal é equivalente a 10 quintilhões de bombas de hidrogênio explodindo a cada segundo.
“Descobrimos a estrutura mais extensa e consistente do gás coronal até o momento”, disse a coautora sênior Vivian Wu, ex-astrônoma pesquisadora da UC Irvine que agora é pesquisadora do Centro de Análise e Processamento Infravermelho do Cal Institute of Technology. “Esperávamos que o JWST abrisse uma janela de comprimentos de onda onde estas ferramentas para estudar buracos negros supermassivos ativos estariam disponíveis para nós, mas não esperávamos ver uma emissão tão colimada e estendida no primeiro objeto que observámos. Foi uma surpresa agradável.”
Vários telescópios revelam uma história turbulenta
Uma imagem completa dos jatos e do gás coronal brilhante surgiu somente depois que os pesquisadores combinaram dados de vários observatórios. Observações com o telescópio Keck II da Universidade da Califórnia, no Havai, encontraram gás mais frio estendendo-se muito mais longe da galáxia, atingindo distâncias de até 15 quiloparsecs do buraco negro.
Os cientistas acreditam que este material mais frio representa “fósseis” de atividade anterior de jatos. Provavelmente consiste em restos de episódios anteriores, quando o buraco negro ejetou gás do núcleo galáctico.
Por que o Telescópio Espacial James Webb foi importante
O próprio gás coronal foi detectado pelo Telescópio Espacial Webb, que orbita o Sol a cerca de um milhão de milhas da Terra. Sendo o maior telescópio espacial já construído, Webb observa o universo em luz infravermelha, permitindo-lhe ver objetos escondidos dos tradicionais telescópios de luz visível.
Esta capacidade foi crucial para o estudo do VV 340a. A galáxia contém uma grande quantidade de poeira que bloqueia a luz visível, impedindo que telescópios como o Keck vejam seu interior profundo. A luz infravermelha, no entanto, passa através da poeira, tornando a erupção de gás coronal claramente visível nas imagens de Webb.
Jatos que impedem a formação de estrelas
O impacto dos jatos de buracos negros na galáxia é dramático. De acordo com o estudo, VV 340a perde gás suficiente a cada ano para formar 19 estrelas como o nosso Sol.
“O que está realmente a fazer é limitar significativamente o processo de formação estelar na galáxia, aquecendo e removendo o gás formador de estrelas,” disse Kader.
Pistas sobre o passado e o futuro da Via Láctea
Nenhum jato desse tipo parece estar ativo na Via Láctea hoje. No entanto, Kader observou que as evidências sugerem que o nosso próprio buraco negro supermassivo se alimentou há cerca de dois milhões de anos, o que ele diz poder ter sido testemunhado pelos primeiros antepassados humanos, como o Homo erectus, no céu nocturno.
Com a descoberta deste raro jacto em precessão e do seu enorme fluxo de gás, os investigadores planeiam agora sondar outras galáxias em busca de características semelhantes. O seu objetivo é compreender melhor como a poderosa atividade dos buracos negros pode afetar a evolução a longo prazo de galáxias como a Via Láctea.
“Estamos muito entusiasmados por continuar a investigar fenómenos nunca antes vistos em diferentes escalas físicas de galáxias, usando observações com estes instrumentos de última geração, e mal podemos esperar para ver o que mais encontraremos,” disse Wu.
O financiamento da pesquisa foi fornecido pela NASA e pela National Science Foundation.
