Astrônomos da Universidade da Califórnia, em Irvine, detectaram o que parece ser o maior fluxo de gás superaquecido já observado no universo, fluindo de uma galáxia próxima conhecida como VV 340a. Os resultados são relatados na revista ciência.
Usando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os pesquisadores detectaram extensas nuvens de gás extremamente quente de ambos os lados da galáxia. Estas estruturas brilhantes formam duas nebulosas longas e estreitas, impulsionadas por intensa atividade em torno de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Cada nebulosa estende-se por pelo menos três quiloparsecs de comprimento (um parsec equivale a cerca de 30 biliões de quilómetros).
Para efeito de comparação, todo o disco da galáxia VV 340a mede apenas três quiloparsecs de espessura.
“Em outras galáxias, este tipo de gás de alta energia está quase sempre confinado a algumas dezenas de parsecs do buraco negro de uma galáxia, e nossa detecção excede o que é normalmente visto por um fator de 30 ou mais”, disse o autor principal Justin Kader, pesquisador de pós-doutorado em Astronomia da UC Irvine.
Poderosos jatos de buraco negro revelados
Observações de rádio do Carl G. Jansky Very Large Array perto de San Augustine, Novo México, revelaram um par de jatos de plasma massivos emanando de lados opostos da galáxia. Esses jatos são formados quando o gás que cai em um buraco negro supermassivo atinge temperaturas extremas e interage com fortes campos magnéticos. Como resultado, o material energizado é lançado para fora em grande velocidade.
Numa escala ainda maior, os jatos traçam um caminho em espiral através do espaço. Este padrão aponta para um processo conhecido como “precessão do jato”, que se refere à mudança gradual dos jatos ao longo do tempo, semelhante à desaceleração de um topo em rotação.
“Esta é a primeira observação de um jato de rádio em escala de quiloparsec em uma galáxia de disco”, disse Quader. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que vemos um jato de rádio de processamento em quiloparsec, ou em escala galáctica, conduzindo um enorme fluxo de gás coronal.”
O gás coronal rarefeito se estende além da galáxia
À medida que os jatos avançam, a equipe acredita que eles colidem com o material circundante dentro da galáxia, afastando-o do centro e aquecendo-o a temperaturas extremas. Este processo cria o que os cientistas chamam de gás de linha coronal, um nome emprestado da atmosfera externa do Sol para descrever o plasma superquente e altamente ionizado.
Segundo Kader, esse tipo de gás coronal geralmente é encontrado muito próximo do buraco negro e raramente se espalha para a galáxia hospedeira. Quase nunca é detectado fora da galáxia, tornando as novas observações extremamente incomuns.
A força do fluxo de saída é impressionante. Quader disse que a energia transportada pelo gás coronal é equivalente à detonação de 10 quintilhões de bombas de hidrogênio a cada segundo.
“Encontramos a estrutura de gás coronal mais extensa e coerente até o momento”, disse a coautora sênior Vivian Yu, ex-astrônoma pesquisadora da UC Irvine que agora é cientista associada do Centro de Análise e Processamento Infravermelho da Caltech. “Esperávamos que o JWST abrisse a janela de comprimento de onda onde estas ferramentas estariam disponíveis para procurarmos buracos negros supermassivos ativos, mas não esperávamos ver uma emissão tão altamente correlacionada e melhorada no primeiro objeto que observámos. Foi uma boa surpresa.”
Vários telescópios revelam uma história violenta
Uma imagem completa do jato e do gás coronal brilhante surgiu somente depois que os pesquisadores combinaram dados de vários observatórios. Observações do telescópio Keck II, operado pela Universidade da Califórnia, no Havaí, descobriram gás frio que se estende para longe da galáxia, atingindo distâncias de até 15 quiloparsecs do buraco negro.
Os cientistas acreditam que este material frio representa um “registro fóssil” de atividade anterior de jatos. Provavelmente consiste em restos de um episódio anterior, quando o buraco negro ejetou gás do núcleo da galáxia.
Por que o Telescópio Espacial James Webb foi essencial
O próprio gás coronal foi detectado pelo Telescópio Webb, que orbita o Sol a cerca de um milhão de milhas da Terra. Sendo o maior telescópio espacial já construído, o Webb observa o universo em luz infravermelha, permitindo-lhe ver objetos escondidos dos tradicionais telescópios de luz visível.
Esta capacidade foi importante para o estudo do VV 340a. A galáxia tem uma grande quantidade de poeira que bloqueia a luz visível, impedindo que telescópios como o Keck vejam profundamente o seu interior. A luz infravermelha, no entanto, passa através da poeira, tornando a explosão do gás coronal claramente visível nas imagens de Webb.
Jatos que impedem a formação de estrelas
O efeito dos jatos dos buracos negros nas galáxias é dramático. De acordo com o estudo, VV 340a está perdendo gás suficiente para formar 19 estrelas como o nosso Sol todos os anos.
“O que realmente está fazendo é aquecer e remover o gás de formação estelar, limitando significativamente o processo de formação estelar nas galáxias”, disse Quader.
Pistas sobre o passado e o futuro da Via Láctea
Nenhum jato semelhante parece estar ativo na Via Láctea hoje. No entanto, Kader observou que as evidências sugerem que o nosso próprio buraco negro supermassivo sofreu um evento de alimentação há cerca de dois milhões de anos, que ele disse que os primeiros antepassados humanos, como o Homo erectus, podem ter testemunhado no céu noturno.
Com a descoberta deste jato progenitor raro e do seu enorme fluxo de gás, os investigadores planeiam agora examinar outras galáxias em busca de características semelhantes. O seu objetivo é compreender melhor como a forte atividade dos buracos negros pode afetar a evolução a longo prazo de galáxias como a Via Láctea.
“Estamos entusiasmados por continuar a explorar fenómenos anteriormente inéditos em diferentes escalas físicas em galáxias, usando observações destes instrumentos de última geração, e mal podemos esperar para ver o que mais encontraremos,” disse Yu.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pela NASA e pela National Science Foundation.
