As galáxias jovens resplandecem com novas estrelas brilhantes que se formam a um ritmo elevado, mas a formação estelar eventualmente cessa quando uma galáxia evolui.
© ESO-MPG/MPIfR-APEX/NASA-Chandra (Centauro A)
O poder de um buraco negro supermassivo pode ser visto nesta imagem de Centauro A, um dos núcleos galácticos ativos mais próximos da Terra. A imagem combina dados de vários telescópios em diferentes comprimentos de onda, mostrando jatos e lóbulos alimentados pelo buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
Um novo estudo mostra que a massa do buraco negro no centro da galáxia determina quando a "extinção" de formação estelar ocorre.
Cada galáxia massiva tem um buraco negro supermassivo central, com mais de um milhão de vezes a massa do Sol, revelando a sua presença através dos efeitos gravitacionais nas estrelas da galáxia e por vezes alimentando a radiação energética de um núcleo galáctico ativo (AGN). Pensa-se que a energia que a galáxia recebe do núcleo galáctico ativo desliga a formação estelar através do aquecimento e dissipação do gás que, de outra forma, se condensaria em estrelas à medida que arrefecia.
Esta ideia já existe há décadas e os astrofísicos descobriram que as simulações da evolução galáctica devem incorporar retorno do buraco negro a fim de reproduzir as propriedades observadas das galáxias. Mas as evidências observacionais de uma ligação entre os buracos negros supermassivos e a formação estelar não existiam, até agora. Esta é a primeira evidência observacional direta onde é possível ver o efeito do buraco negro na história da formação estelar da galáxia.
Os novos resultados revelam uma interação contínua entre a atividade do buraco negro e a formação estelar ao longo da vida de uma galáxia, afetando todas as gerações de estrelas formadas à medida que a galáxia evolui.
Liderado por Ignacio Martín-Navarro, pesquisador de pós-doutorado da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, o estudo focou-se nas galáxias massivas para as quais a massa do buraco negro central já foi medida em estudos anteriores através da análise dos movimentos das estrelas perto do centro da galáxia. Para determinar as histórias de formação estelar das galáxias, Martín-Navarro examinou os espectros detalhados da luz obtidos pelo Hobby-Eberly Telescope Massive Galaxy Survey.
A espectroscopia permite aos astrônomos separar e medir os diferentes comprimentos de onda da luz de um objeto. Martín-Navarro utilizou técnicas computacionais para analisar o espectro de cada galáxia e recuperar a sua história de formação estelar, encontrando a melhor combinação de populações estelares que mais se adequa aos dados espectroscópicos.
Quando comparou as histórias de formação estelar de galáxias com buracos negros de diferentes massas, encontrou diferenças marcantes. Estas diferenças só se correlacionaram com a massa do buraco negro e não com a morfologia, tamanho e outras propriedades galácticas.
"Para as galáxias com a mesma massa de estrelas, mas um buraco negro de massa diferente no centro, estas galáxias com buracos negros maiores 'apagaram-se' mais cedo do que aquelas com buracos negros menores. Portanto, a formação estelar durou mais tempo nas galáxias com buracos negros centrais menores," explica Martín-Navarro.
Outros pesquisadores procuraram correlações entre a formação estelar e a luminosidade dos núcleos galácticos ativos, sem sucesso. Isto pode ser devido às escalas de tempo serem tão diferentes, com a formação estelar ocorrendo ao longo de centenas de milhões de anos, enquanto as explosões dos núcleos galácticos ativos ocorrem em períodos mais curtos.
Um buraco negro supermassivo só é luminoso quando está engolindo ativamente matéria das regiões internas da sua galáxia hospedeira. Os núcleos galácticos ativos são altamente variáveis e as suas propriedades dependem do tamanho do buraco negro, da taxa de acreção de material que cai na sua direção e de outros fatores.
"Existem várias maneiras pelas quais um buraco negro lança energia para a galáxia e os teóricos têm muitas ideias sobre o modo como esta extinção acontece, mas para encaixar estas novas observações nos modelos precisamos de continuar trabalhando," conclui Aaron Romanowsky, astrônomo da Universidade Estatal de San Jose e da Universidade da Califórnia.
O estudo foi publicado dia 1 de janeiro na revista Nature.
Fonte: University of California
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