Algumas galáxias contêm um núcleo galáctico ativo, uma região intensamente brilhante alimentada por um buraco negro supermassivo que atrai ativamente a matéria circundante. À medida que o gás e a poeira espiralam em direção ao buraco negro, enormes quantidades de energia podem ser libertadas. Em alguns casos, esta energia alimenta os jatos estreitos que disparam do centro galáctico. Esses jatos podem desalojar o gás da galáxia, e esse processo pode afetar diretamente o número de novas estrelas que podem se formar.
Astrónomos liderados por Justin Kader observaram agora este processo em ação numa galáxia ativa próxima conhecida como VV 340a. As suas descobertas mostram que o jacto lançado pelo buraco negro central da galáxia impulsiona um fluxo de gás em grande escala que é suficientemente forte para afectar a futura formação estelar na galáxia.
Um jato que empurra o gás para fora
VV 340a contém um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente, tornando-o um local ideal para estudar como os buracos negros interagem com as suas galáxias. Usando observações infravermelhas, ópticas, de rádio e submilimétricas, a equipa de investigação conseguiu rastrear tanto a corrente como o gás ejectado da galáxia.
As observações foram feitas a partir de várias instalações de grande porte, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o telescópio Keck-II, o Carl G. Jansky Very Large System Facility e o Atacama Large Millimeter/Submillimeter System Facility. Cada telescópio forneceu uma peça diferente do puzzle, permitindo à equipa construir uma imagem mais completa de como a energia do buraco negro se move através da galáxia.
Os dados mostram que o jato ioniza o gás e o empurra para longe do centro da galáxia à medida que se move para fora. Os pesquisadores estimaram que o gás é ejetado a uma taxa de 19,4 ± 7,9 massas solares por ano. Isso é aproximadamente a massa de 19 sóis perdidos a cada ano, uma quantidade grande o suficiente para interromper o fornecimento de material necessário para formar novas estrelas.
Um jato trêmulo de escala galáctica
Ao combinar observações com simulações de computador, a equipe descobriu que o jato do VV 340a não se move em linha reta. Em vez disso, traça lentamente um movimento em forma de cone conhecido como precessão. Este movimento é semelhante à oscilação suave de uma roda giratória enquanto gira.
Em larga escala, os dados de rádio mostram que o jato forma um padrão espiral à medida que se espalha pela galáxia. De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira vez que um jato de rádio em precessão do tamanho de um quiloparsec foi observado em uma galáxia de disco. O movimento incomum ajuda o jato a interagir com mais gás circundante, tornando-o mais eficiente em empurrar o material para fora.
Gás extremamente quente e incomum
O gás ejetado do VV 340a é de alta energia e altamente ionizado, o que significa que seus átomos perderam elétrons devido às condições extremas. Os astrônomos chamam esse tipo de material de gás coronal, um termo emprestado dos estudos da atmosfera externa do Sol. Na maioria das galáxias, este tipo de gás está muito próximo do buraco negro e raramente se espalha pela galáxia.
No entanto, no VV 340a, o gás coronal chega muito mais longe do que o normal. As observações infravermelhas de Webb foram particularmente importantes na descoberta desta estrutura. A galáxia contém uma grande quantidade de poeira que bloqueia a luz visível, mas as ondas infravermelhas podem passar através desta poeira, revelando processos energéticos escondidos dos telescópios tradicionais.
A equipe sugere que, à medida que o jato flui para fora, ele se combina com o gás da galáxia e o aquece a temperaturas extremas, afastando-o do centro. Esta combinação de aquecimento e remoção torna o gás inadequado para a formação de novas estrelas.
Por que é importante para o Galaxy Evolution
A formação de estrelas depende de um fornecimento constante de gás frio. Se o jato do buraco negro aquecer esse gás ou expulsá-lo completamente, a capacidade da galáxia de criar novas estrelas poderá diminuir drasticamente. No VV 340a, a taxa de fluxo medida é alta o suficiente para limitar significativamente a formação de estrelas ao longo do tempo, segundo os pesquisadores.
Jatos como o observado em VV 340a não estão atualmente ativos na Via Láctea, embora haja evidências de que o buraco negro central da nossa galáxia possa ter passado por uma fase mais ativa há milhões de anos. Ao estudar sistemas como o VV 340a, os astrónomos esperam compreender melhor como os buracos negros regulam o crescimento e a evolução das galáxias em todo o Universo.
Agora que a equipa identificou um jato oscilante raro à escala galáctica e o fluxo de gás que lhe está associado, planeiam procurar exemplos semelhantes noutras galáxias. Encontrar mais casos como este poderia ajudar a esclarecer o quão comuns são essas interações poderosas e o quanto elas afetam os ciclos de vida de galáxias como a nossa.
