O nascimento turbulento de um quasar

A galáxia mais luminosa conhecida no Universo, o quasar W2246-0526, observado quando o Universo tinha menos de 10% da sua idade atual, é tão turbulenta que se encontra ejetando o seu fornecimento total de gás destinado a formação estelar, de acordo com novas observações obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

© ESO/NAOJ/NRAO/Dana Berry/SkyWorks (ilustração do quasar W2246-0526)

Os quasares são galáxias distantes que possuem buracos negros supermassivos nos seus centros, os quais libertam jatos poderosos de partículas e radiação. A maioria dos quasares brilha intensamente, mas uma pequena fração (apenas 1 em cada 3.000) destes objetos muito energéticos são de um tipo incomum conhecido por Hot DOGs (sigla em inglês para Hot, Dust-Obscured Galaxies), ou seja, galáxias quentes obscurecidas por poeira, incluindo a galáxia WISE J224607.57-052635.0 (ou simplesmente, W2246-0526).

Agora e pela primeira vez, uma equipe de pesquisadores liderada por Tanio Díaz-Santos, da Universidade Diego Portales em Santiago do Chile, utilizou as capacidades únicas do ALMA para observar o interior de W2246-0526 e traçar os movimentos dos átomos de carbono ionizado entre as estrelas da galáxia.
“Descobrimos enormes quantidades deste material interestelar num estado extremamente dinâmico e turbulento, deslocando-se pela galáxia com uma velocidade de cerca de dois milhões de quilômetros por hora,” explicou o autor principal do estudo, Tanio Díaz-Santos.
Os astrônomos pensam que este comportamento turbulento pode estar ligado à luminosidade extrema da galáxia. A W2246-0526 liberta tanta luz como cerca de 350 trilhões de Sóis. Este brilho surpreendente é gerado por um disco de gás que é superaquecido à medida que espirala em direção ao buraco negro supermassivo situado no núcleo da galáxia. Esta radiação vinda do imensamente brilhante disco de acreção no centro desta Hot DOG não escapa logo, sendo absorvida por uma espessa camada de poeira, que seguidamente re-emite esta energia sob a forma de radiação infravermelha. Devido à expansão do Universo, a radiação infravermelha emitida por W2246-0526, quando observada a partir da Terra, encontra-se deslocada para o vermelho, para os maiores comprimentos de onda do milímetro — precisamente onde o ALMA é sensível.
Esta energia infravermelha tem um impacto direto e violento em toda a galáxia. A região em torno do buraco negro é cerca de 100 vezes mais luminosa que todo o resto da galáxia, emitindo assim radiação intensa mas extremamente localizada que exerce uma pressão tremenda em toda a galáxia.
Na maioria dos quasares este quociente é muito mais modesto. Este processo de interação mútua entre o buraco negro central da galáxia e o resto do material é conhecido por feedback.

“Suspeitamos que esta galáxia estivesse numa fase de transformação da sua vida devido às enormes quantidades de energia infravermelha detectadas,” disse o co-autor do trabalho Peter Eisenhardt, cientista de projeto do WISE, do Jet Propulsion Laboratory da NASA, em Pasadena, Califórnia.
“O ALMA mostrou-nos agora que o forno devastador nesta galáxia faz com que ‘o caldo transborde’,” acrescentou Roberto Assef, também da Universidad Diego Portales e líder das observações ALMA.
Se estes movimentos turbulentos continuarem, a intensa radiação infravermelha irá fazer desaparecer todo o gás interestelar da galáxia. Modelos de evolução de galáxias baseados nestes novos dados do ALMA indicam que o gás interestelar está sendo ejetado pela galáxia em todas as direções.
“Se este efeito persistir, é possível que W2246-0526 se transforme num quasar mais tradicional,” concluiu Manuel Aravena, também da Universidade Diego Portales. “Apenas o ALMA, com a sua resolução sem precedentes, nos permite observar este objeto em alta definição e sondar um episódio tão importante da sua existência.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado "The Strikingly Uniform, Highly Turbulent Interstellar Medium of The Most Luminous Galaxy in the Universe”, de T. Díaz-Santos et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESO