Os astrônomos usaram o observatório espacial Herschel para resolver um mistério de décadas sobre a origem de poderosos ventos de gás frio nos arredores quentes de quasares.
© ESA/C. Carreau (ilustração de um quasar numa galáxia formadora de estrelas)
A evidência que liga estes poderosos ventos à formação estelar nas galáxias que abrigam quasares também pode ajudar a resolver o mistério do porquê do tamanho das galáxias no Universo parecer estar limitado.
Desde a sua descoberta, na década de 1960, que os quasares têm fornecido um tesouro de perguntas. Estas fontes energéticas, até 10.000 vezes mais brilhantes do que a Via Láctea, são os núcleos de galáxias distantes com buracos negros supermassivos no seu centro. À medida que o gás é puxado para um disco de acreção em torno do buraco negro, é aquecido a temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro eletromagnético, desde o rádio até aos raios X; desta forma, nasce a assinatura de luminosidade do quasar.
Há cinco décadas que os astrônomos estudam os espectros de quasares para descobrir a origem da radiação eletromagnética que emitem e para traçar o percurso da luz até nós.
Uma ferramenta valiosa na compreensão desta viagem são as linhas de absorção nos espectros de radiação dos quasares. Estas linhas indicam os comprimentos de onda absorvidos à medida que a radiação viaja desde a fonte até ao observador, fornecendo pistas sobre o material por onde passou. Ao longo do tempo, o estudo destas linhas traçou a composição das galáxias e das nuvens de gás situadas entre nós e estes distantes objetos luminosos, mas um conjunto de linhas de absorção permanecia por explicar.
Os astrônomos observaram linhas de absorção em muitos quasares, indicativas da absorção, pelo caminho, por gás frio com elementos metálicos pesados como o carbono, magnésio e silício. As linhas indicam que a luz viajou através de ventos de gás frio com velocidades de milhares de quilômetros por segundo no interior das galáxias hospedeiras dos quasares. Embora o conhecimento de que estes ventos existem não seja uma notícia nova, a sua origem e o porquê de conseguirem alcançar velocidades tão impressionantes, permaneciam desconhecidos.
Agora, o astrônomo Peter Barthel e o seu estudante de doutoramento Pece Podigachoski, ambos do Instituto Kapteyn da Universidade de Groningen, juntamente com os colegas Belinda Wilkes do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (EUA) e Martin Haas da Ruhr-Universität Bochum (Alemanha), lançaram luz sobre as origens destes ventos frios. Usando dados obtidos com o observatório espacial Herschel da ESA, os astrônomos mostraram, pela primeira vez, que a força das linhas de absorção de metal associadas com estes misteriosos ventos gasosos está diretamente ligada com a taxa de formação estelar nas galáxias que hospedam os quasares. Ao encontrar esta tendência, a prodigiosa formação estelar dentro da galáxia progenitora pode ser o mecanismo que impulsiona estes ventos misteriosos e poderosos.
Uma explicação natural para tal é que os ventos são alimentados pela explosão de formação estelar e produzidos por supernovas, que se sabe ocorrerem com grande frequência durante períodos de formação estelar extrema.
Esta nova ligação não só resolve um quebra-cabeças sobre os quasares, mas também contribui para desvendar um mistério ainda maior: porque é que o tamanho das galáxias observadas no nosso Universo parece estar limitado na prática, mas não em teoria.
A teoria prevê que as galáxias devem ser capazes de crescer até massas cem vezes o observado. O fato de haver um déficit de gigantes no Universo implica a existência de um processo que esgota as reservas de gás nas galáxias antes de poderem alcançar o seu potencial máximo. Existem dois mecanismos que podem levar a esta redução de gás: o primeiro são os ventos das supernovas associados com a formação estelar. O segundo, os ventos associados ao buraco negro supermassivo no núcleo de cada quasar. Embora seja possível que ambos os mecanismos desempenhem um papel, a evidência de correlação entre os ventos de gás frio e a taxa de formação estelar descoberta sugere que no caso dos quasares, a formação estelar, que requer um fornecimento constante de gás frio, pode ser a principal responsável no corte de gás da galáxia e na supressão da capacidade de fazer crescer a próxima geração de estrelas.
O Herschel observa radiação no infravermelho distante e nos comprimentos de onda submilimétricos, permitindo o conhecimento detalhado do ritmo de formação estelar nas galáxias observadas, necessário para fazer esta descoberta.
Fonte: ESA
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