Um jato oscilante de buraco negro está retirando gás de formação de estrelas de uma galáxia

Astrónomos liderados por Justin Kader observaram agora este processo em ação numa galáxia ativa próxima conhecida como VV 340a. As suas descobertas mostram que um jacto lançado pelo buraco negro central da galáxia está a conduzir um fluxo de gás em grande escala que é suficientemente forte para influenciar a futura formação estelar da 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 hospedeiras. Usando observações em comprimentos de onda infravermelhos, ópticos, de rádio e submilimétricos, a equipe de pesquisa conseguiu rastrear o jato e o gás que está sendo expelido da galáxia.

As observações vieram de várias instalações importantes, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o telescópio Keck-II, o Karl G. Jansky Very Large Array e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. 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 viaja para fora. Os pesquisadores estimam que o gás está sendo expelido a uma taxa de 19,4 ± 7,9 massas solares por ano. Isto é aproximadamente a massa de 19 sóis perdidos anualmente, uma quantidade suficientemente grande para interromper o fornecimento de material necessário para formar novas estrelas.

Um jato oscilante em escala galáctica

Ao combinar as observações com a modelagem computacional, 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. Esse tipo de movimento é semelhante à oscilação suave de um pião enquanto gira.

Em larga escala, dados de rádio revelam que o jato forma um padrão helicoidal à medida que se propaga pela galáxia. De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira vez que um jato de rádio em precessão abrangendo escalas de quiloparsecs foi observado em uma galáxia de disco. O movimento incomum ajuda o jato a interagir com mais gás circundante, tornando-o mais eficaz em empurrar o material para fora.

Gás extremamente quente e incomum

O gás expulso do VV 340a é altamente energizado e fortemente ionizado, o que significa que seus átomos perderam elétrons devido a condições extremas. Os astrónomos referem-se a este tipo de material como gás da linha coronal, um termo emprestado dos estudos da atmosfera exterior do Sol. Na maioria das galáxias, este tipo de gás é encontrado muito perto do buraco negro e raramente se estende muito para dentro da galáxia hospedeira.

No VV 340a, entretanto, o gás coronal chega muito mais longe do que o normal. As observações infravermelhas de Webb foram especialmente importantes para revelar esta estrutura. A galáxia contém grandes quantidades de poeira que bloqueiam a luz visível, mas os comprimentos de onda infravermelhos podem passar através dessa poeira, expondo processos energéticos escondidos pelos telescópios tradicionais.

A equipe sugere que, à medida que o jato flui para fora, ele se acopla ao gás da galáxia e o aquece a temperaturas extremas, ao mesmo tempo que o afasta do centro. Esta combinação de aquecimento e remoção torna o gás inutilizável para a formação de novas estrelas.

Por que isso é importante para a evolução da galáxia

A formação de estrelas depende de um fornecimento constante de gás frio. Quando um jato de buraco negro aquece esse gás ou o expele inteiramente, a capacidade da galáxia de produzir novas estrelas pode cair 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 raro jato oscilante à escala galáctica e o seu fluxo de gás associado, planeiam procurar exemplos semelhantes noutras galáxias. Encontrar mais casos como este poderia ajudar a esclarecer quão comuns são estas poderosas interações e quão fortemente elas moldam os ciclos de vida de galáxias como a nossa.