Núcleos galácticos ativos e formação estelar

A maioria das galáxias hospeda um buraco negro supermassivo (SMBH) em seu núcleo (um buraco negro supermassivo é aquele cuja massa excede um milhão de massas solares).

© Hubble (galáxia UGC 5101 contendo um núcleo galáctico ativo)

Um problema chave não resolvido na formação e evolução de galáxias é a função desses SMBHs na modelagem de suas galáxias. A maioria dos astrônomos concorda que deve haver uma forte conexão por causa das correlações observadas entre a massa de um SMBH e sua luminosidade, massa estelar e os movimentos estelares da galáxia. Essas correlações se aplicam tanto nas galáxias locais quanto nas épocas cósmicas anteriores. Mas, apesar do progresso no estudo dos SMBHs, como eles afetam seus hospedeiros ainda não são compreendidas. Em alguns cenários sugeridos, o SMBH suprime a formação de estrelas na galáxia, expulsando o material. Em outros, como no cenário de fusões, o efeito é o oposto: o SMBH aumenta a formação de estrelas ao ajudar a elevar o meio interestelar. Simulações computacionais foram realizadas para tentar resolver essas diferenças, e elas tendem a mostrar que o gás frio que flui a partir do meio intergaláctico pode alimentar tanto o crescimento da SMBH quanto da galáxia.

A formação de estrelas é um dos principais marcadores do crescimento de galáxias. Observações de galáxias possibilitam medir a formação de estrelas ao correlacionar a taxa de formação com a luminosidade intrínseca (a formação de estrelas aquece a poeira cuja emissão infravermelha pode dominar a luminosidade). No entanto, a emissão na região em torno de um buraco negro supermassivo que está ativamente acendendo, um núcleo galáctico ativo (AGN), pode ser facilmente confundido com a emissão da formação de estrelas. Os raios X ou a emissão de íons altamente excitados podem ser usados ​​para determinar as contribuições do AGN de ​​forma independente, mas essas medidas podem ser complicadas pela intervenção de extinção de poeira ou outros efeitos. Além disso, há evidências de que em galáxias pequenas ou menos luminosas, ou naquelas de épocas cósmicas anteriores, outros fatores, como abundância de elementos, influenciaram fortemente o desenvolvimento da galáxia.

Belinda Wilkes e Joanna Kuraszkiewicz, astrônomos do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), examinaram 323 galáxias conhecidas por abrigarem AGNs de sua forte emissão de raios X (medida pelo telescópio XMM-Newton) e também por ter formação ativa de estrelas em andamento, conforme determinado por sua emissão no infravermelho distante (medida com o telescópio espacial Herschel). As galáxias estão todas a distâncias tais que a sua luz tem viajado entre dois e onze bilhões de anos. A análise estatística da amostra mostra que, em média, o AGN contribui com cerca de 20% para a luminosidade do infravermelho, embora às vezes possa ser >90%. Eles chegam às conclusões importantes de que não há evidência (pelo menos neste conjunto de objetos) para uma forte correlação entre os dois ou que o AGN extingue a formação estelar. Na verdade, parece que ambos crescem juntos.

Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics